Постепенно стали возвращаться беженцы, и начались восстановительные работы. В 1852–1854 гг. на средства архимандрита Вениамина был расписан нартекс и экзонартекс кафоликона. В 1874 г. в северном корпусе монастыря было построено помещение для новой библиотеки. В 1887 г. был сооружён мраморный иконостас в кафоликоне, в 1892 г. возобновлена часовня Живоносного Источника над Агиасмой преподобного Афанасия. С конца XIX в. по 1930 г. в Великой лавре действовала школа. В 1878 г. проигумен Хризостом Лавриот и Александр Лавриот (Ефморфопулос) приступили к обработке и упорядочиванию монастырского архива. На основании архивных материалов Александр Лавриот (ум. в 1905 г.) написал около 117 работ и исследований, посвящённых истории Святой Горы и Великой лавре в частности. В августе 1898 г. Великую лавру посетил святитель Нектарий Эгинский, митрополит Пентапольский. В 1905 г. Великая лавра пострадала от землетрясения, были разрушены многие здания (параклисы, башня Архангелов, колокольня и др.). В 1905 г. построены здание синодикона и параклис св. Параскевы, в 1911 г. восстановлен параклис св. Михаила Синадского. После освобождения Северной Греции от османского владычества (1912 г.) у афонских монастырей появилась возможность приступить к пересмотру своей внешней и внутренней жизни, в 1914 г. Великая лавра на непродолжительное время перешла на общежительный устав. В первой половине ХХ в. Великая лавра была ведущим научным центром изучения истории Афона и святогорской традиции. С 1919 г. монах Спиридон Лавриот (Кабанас) начал издавать научный афонский журнал, первой публикацией которого стала «Диоптра» Филиппа Пустынника. В 1925 г. совместно с Софронием (Евстратиадисом), бывшим митрополитом Леонтопольским, он опубликовал каталог рукописей, хранящихся в библиотеке Великой лавры. Спиридон (Кабанас) является автором работ о Григории Паламе и других исследований. Среди работ монаха Евлогия Лавриота (Куриласа) наиболее значительны «История аскетизма» (1929 г.) и Каталог рукописей Кавсокаливийского скита (1930 г.). В 1937–1939 гг. Евлогий (Курилас) был митрополитом Корчинским (современная Албания), в 1942–1949 гг. – преподавателем Афинского университета. Монах Александр Лавриот (Лазаридис), продолживший систематизацию монастырского архива, опубликовал в 1960 гг. комплекс документов Великой лавры периода турецкого владычества, материалы, относящиеся к Греческому восстанию 1821–1832 гг., и документы за 1850–1855 гг. Впоследствии эту работу продолжили старец Онуфрий Лавриот (1941–1942 гг.) и библиотекарь Великой лавры старец Пантелеимон (Давос), опубликовавший в 1958 г. дополнительный каталог рукописей Великой лавры. Экономические трудности межвоенного периода (подворья афонских монастырей были национализированы и заселены беженцами из Малой Азии), Второй мировой войны и последующих десятилетий вызвали упадок афонских обителей и сокращение числа монашествующих. В 1965 г. в монастыре проживал 71 человек, а в скитах и келлиях – 180. Толчком к возрождению обители послужило празднование 1000-летия Святой Горы Афон и самого древнего её монастыря – Великой лавры (июнь 1963 г.). На торжествах присутствовали Константинопольский патриарх Афинагор I Спиру (1948–1972 гг.), Иерусалимский патриарх Венедикт Пападопулос (1957–1980 гг.), Румынский патриарх Юстиниан, Сербский патриарх Герман и Болгарский патриарх Кирилл.