Le personnel du Laboratoire s’occupe, in primis, de toutes les tâches liées directement à l’entretien des œuvres des Musées du Vatican : transferts, interventions rapides, monitorage des œuvres, préparation des opérations nécessaires au prêt des sculptures pour des expositions à l’extérieur, accompagnement des œuvres en prêt, assistance pour des interventions dans des contextes qui pourraient causer un risque aux œuvres qui s’y trouvent.
Puisque certaines œuvres à traiter ne seront pas transportables ou que leur transport pourrait comporter des risques, l’activité de restauration ne se limite pas aux travaux qui se déroulent au sein du Laboratoire, mais il s’étend aux chantiers aménagés directement dans les Galeries des Musées : c’est le cas de la restauration du Bige ou de la restauration du Sarcophage des deux frères.
Parmi les activités du Laboratoire, signalons aussi la supervision technique d’interventions sur pierre dans des chantiers de fouilles archéologiques, comme celles de la Nécropole de la Via Triumphalis et de la Basilique Saint-Paul.
Le Laboratoire doit aussi superviser les travaux de restauration réalisés par des professionnels extérieurs, tant dans les Musées que sur tout le territoire de la Cité du Vatican. Il peut s’agir de travaux importants et lourds comme la restauration du Ciborium d’Arnolfo di Cambio, dans la Basilique Saint-Paul, ou celui très prenant des sculptures et de la colonnade du Bernin sur la Place Saint-Pierre, qu’on appelle en effet « la Chapelle Sixtine du Laboratoire de restauration des matériaux en pierre ». Pour les restaurations menées en collaboration avec des firmes extérieures spécialisées, le Laboratoire fournit à ces dernières des protocoles avec les lignes guides de base pour les différentes phases des opérations. Cette procédure fait en sorte que les indications philologiques, méthodologiques et scientifiques sur la conservation – appliquées à l’ensemble des œuvres en pierre conservées dans l’État de la Cité du Vatican – conservent une identité commune.