TS Phan Thanh Hải, Giám đốc Sở VHTT tỉnh Thừa Thiên Huế thông tin, trong quá trình tồn tại và phát triển, chùa Thiên Mụ đã nhiều lần được trùng tu và mở rộng quy mô xây dựng: Năm 1665, chúa Nguyễn Phúc Tần cho trùng tu; năm 1710, chúa Nguyễn Phúc Chu cho đúc Đại hồng chung lớn nhất xứ Đàng Trong (nặng 3285 cân thời chúa Nguyễn, tức gần 2.000 kg hiện nay) đặt tại chùa; đến năm 1714, vị chúa này tiếp tục cho đại trùng tu chùa Thiên Mụ, ngôi chùa này có quy mô to lớn, tráng lệ chưa từng có. Sau đó, chúa còn sai người sang Trung Quốc mua hơn nghìn bộ kinh Phật đặt tại lầu Tàng Kinh của chùa.

Tuy nhiên, quy mô của chùa Thiên Mụ từ khi được khởi lập đến trước năm 1714 lại không được tìm thấy trong sử sách. Sau khi chúa Nguyễn Phúc Chu thực hiện cuộc đại trùng tu, quy mô và diện mạo kiến trúc của chùa Thiên Mụ mới được ghi chép khá đầy đủ. Cụ thể, lúc này chùa có hàng chục công trình, gồm: điện Thiên Vương, điện Ngọc Hoàng, điện Đại Hùng, nhà Thuyết Pháp, lầu Tàng Kinh, lầu chuông, lầu trống, điện Thập Vương, nhà Vân Thủy, nhà Tri Vị, nhà Thiền Đường, điện Đại Bi, điện Dược Sư, phòng Tăng, nhà Thiền… Phía sau chùa còn có vườn Tỳ Gia, trong đó có nhà Phương trượng rất rộng. Chúa Nguyễn Phúc Chu sau khi tổ chức đại lễ khánh thành đã từng ăn chay và ở suốt một tháng trong khu vườn này. Những thông tin về lần đại trùng tu nói trên đã được Chúa cho khắc vào bia đá dựng tại chùa, cũng được ghi chép trong nhiều sử liệu. Đến triều nhà Nguyễn, chùa cũng được các vua Nguyễn tiếp tục tu bổ, tôn tạo và giữ gìn. Những công trình tại chùa Thiên Mụ được xây dựng, trùng tu có lối kiến trúc độc đáo mang phong cách của kiến trúc cung đình triều Nguyễn; trong đó, phải kể đến là tháp Phước Duyên (hay còn gọi là tháp Từ Nhân) cao 7 tầng, do vua Thiệu Trị cho xây dựng năm 1844. Công trình này đến nay được xem như là “biểu tượng văn hóa” của Cố đô Huế.

Đến nay, trải qua thời gian dài và chịu nhiều tác động của thiên tai, một số công trình đã bị xóa sổ, song chùa Thiên Mụ vẫn gìn giữ được những công trình có giá trị kiến trúc độc đáo từ thời chúa Nguyễn và vua Nguyễn. Đây là công trình di tích thuộc hệ thống Quần thể di tích Cố đô Huế, đã được công nhận là di tích cấp quốc gia đặc biệt.

Chùa Thiên Mụ là một trong hai mươi thắng cảnh đất thần kinh dưới thời vua Thiệu Trị. Vị vua này đã có bài thơ “Thiên Mụ chung thanh”, được khắc trên bia đá dựng gần cổng chùa. Không chỉ có vị trí phong thủy và cảnh quan đặc biệt bậc nhất, chùa Thiên Mụ hiện là nơi còn lưu giữ nhiều bảo vật và di vật quý hiếm của văn hóa Phật giáo cũng như các hiện vật quý dưới triều chúa Nguyễn và vua Nguyễn. Có thể kể đến chiếc khánh bằng đồng được đúc năm 1677 có giá trị nghệ thuật; tấm hoành phi bằng gỗ do chính tay chúa Nguyễn Phúc Chu đề tặng vào năm 1714; các bia đá có khắc đề thơ của các vua triều Nguyễn; đặc biệt Đại hồng chung được đúc năm 1710, được xem là tác phẩm mỹ thuật điêu khắc, hội họa và kỹ nghệ đúc đồng đặc sắc thời chúa Nguyễn. Đại hồng chung đã được công nhận là Bảo vật quốc gia vào năm 2013. Ngoài ra, tại chùa Thiên Mụ đang lưu giữ và trưng bày chiếc xe ôtô là di vật của cố Hòa thượng Thích Quảng Đức, người đã châm lửa tự thiêu để phản đối chính sách đàn áp Phật giáo của chế độ Ngô Đình Diệm vào năm 1963…

Những bảo vật và cổ vật quý hiếm tại chùa Thiên Mụ đã góp phần tăng thêm giá trị văn hóa, lịch sử của ngôi cổ tự này. Mỗi năm, có hàng triệu du khách trong nước và quốc tế đến tham quan và tìm hiểu về ngôi chùa nổi tiếng này. Theo Trung tâm Bảo tồn di tích Cố đô Huế, từ năm 2003-2006, Trung tâm đã thực hiện trùng tu 18 hạng mục công trình tại chùa Thiên Mụ. Thời điểm đó, với kinh phí hơn 26 tỉ đồng, được xem là đợt trùng tu lớn và toàn diện tại chùa này sau hàng trăm năm. Nổi bật là việc trùng tu các công trình chính: tháp Phước Duyên, đình Hương Nguyện, điện Đại Hùng, cổng tam quan, lầu chuông… Trong đó, tháp Phước Duyên hư hại nghiêm trọng và bị nghiêng 7 độ, đã được đơn vị chuyên môn nghiên cứu kỹ lưỡng để trùng tu bảo tồn những yếu tố gốc, xử lý được độ nghiêng của tháp và áp dụng các giải pháp kỹ thuật mới để gia tăng khả năng chịu lực, chịu gió bão cho công trình. Hiện nay, Trung tâm Bảo tồn di tích Cố đô Huế cũng thường xuyên khảo sát, bảo vệ và chỉnh trang cảnh quan ở khu vực khoanh vùng bảo vệ di tích chùa Thiên Mụ nhằm giữ gìn và phát huy những giá trị di sản văn hóa cũng như giá trị cảnh quan của danh thắng này.