Los trabajos de restauración, que se desarrollaron al amparo del apoyo que ofrece cada año la Fundación Iberdrola España, han puesto de manifiesto que se trata de una obra dotada de una gran luminosidad y fuerza expresiva, lejos de la apariencia «caravaggiesca» que había adquirido con el envejecimiento de los materiales al pasar los años. Durante esta intervención, que ha durado nueve meses, se ha advertido la existencia dos bandas añadidas en las zonas izquierda e inferior que no eran originales del maestro, restituyendo igualmente su visión original.

Los principales objetivos de la restauración, realizada por Almudena Sánchez, han sido, por un lado, la eliminación de los barnices oxidados que transmitían una tonalidad amarillenta a la pintura, especialmente cálida sobre las carnaciones de Atalanta e Hipómenes y, por otro, la regeneración de las zonas alteradas y opacas. Antiguas intervenciones fueron la causa de los numerosos y extensos repintes que con el paso del tiempo se fueron degradando hasta convertirse en auténticas manchas muy perturbadoras que han llegado hasta hoy y que eran otro factor muy negativo para el aspecto estético de la obra. Además se reenteló el cuadro y se amplió el tamaño de la obra con dos bandas de lienzo, una de 7 cm en su borde izquierdo y otro de 13 cm añadido a su borde inferior, alterando con ello el tamaño original de la composición.

Afortunadamente se ha recuperado la transparencia del barniz, a través del cual se aprecia el color de la pintura que había permanecido oculta. Buen ejemplo de ello es la recuperación del pelo de Hipómenes, en el que la opacidad del barniz había anulado el tono castaño y el volumen de los rizos situados en la zona de atrás de la cabeza. Pero la zona más determinante para la recuperación del espacio y de los distintos planos de la composición era, sin duda, la franja correspondiente al mar, la cual respondió positivamente al tratamiento de forma que la capa blanquecina y opaca fue tornándose poco a poco transparente aflorando a la superficie el azul oscuro del mar.

Durante la última fase de la restauración se ha procedido a la reintegración cromática de todos los daños y faltas de color que habían quedado al descubierto tras la eliminación de los viejos repintes que las ocultaban. Especialmente destacable es la reintegración de la pérdida que seguía la línea de la costura de un extremo al otro del cuadro pasando por los cuerpos de los dos personajes, fundamentalmente la recuperación del bellísimo perfil de Atalanta, en el que ahora podemos apreciar la delicadeza de sus facciones y el sutil sonrosado de sus mejillas.

Una vez finalizada la restauración se puede apreciar una imagen de la obra mucho más cercana a la que concibió Guido Reni, por la recuperación de la luz, del colorido y del espacio en el que se desarrolla la escena y, sobre todo, porque las dos impactantes figuras de Hipómenes y Atalanta recuperan la fuerza de las anatomías y la nitidez de las carnaciones elaboradas a base de sutiles sombras con las que Reni va modelando los cuerpos en movimiento, esos bellísimos cuerpos que siempre han cautivado al espectador y que ahora lo hacen con mayor intensidad.