La restauración integral de la Real Colegiata comenzó en 2004, coincidiendo con la del interior del Palacio Real segoviano. La colegiata comenzó a construirse en 1720 con diseño del arquitecto y pintor Teodoro Ardemans.
No obstante, la exquisita decoración interior no se terminó hasta el reinado de Carlos III, cuyo diseño encargó a Sabatini en 1759, mientras que el pintor y grabador italiano Giovanni Tiépolo realizó las pinturas de la cúpula, repartida con estucos de Juan de Bola y Domingo Brili junto a esculturas de Roberto Michel. La muerte de Tiépolo, en 1770, hizo que Sabatini trasladase el encargo a Francisco Bayeu y Mariano Salvador Maella.
Panteón Real
En las obras de restauración se ha sustituido el solado, además de proceder a la reparación del campanario y de los accesos. También se ha actuado en la cúpula, bóvedas y techos y se han restaurado estucos, molduras, carpinterías, pinturas y dorados. Los trabajos terminaron con la restauración de retablos y sillerías, el coro, balcones y el púlpito.
Asimismo se ha restaurado la Capilla de las Reliquias o Panteón Real, donde reposan los restos de Felipe V e Isabel de Farnesio.