Trovandosi la cattedrale in uno stato deplorevole, soprattutto per la discordanza, venuta alla luce con gli scrostamenti delle pareti del transetto, fra stile normanno e barocco, nel 1954 la Sovrintendenza abbozzò un programma di lavori che prevedeva: la liberazione delle merlature medievali di coronamento delle absidi e del transetto; la conservazione delle volte a crociera del transetto e la scopertura delle membrature in pietra da taglio della costruzione normanna; la conservazione della decorazione settecentesca dell'abside centrale; il completamento della serie di monofore sulla sommità della parete, in sostituzione dei finestroni settecenteschi;  la sistemazione delle opere di scultura ed architettura decorativa.
A Raffaele Leone, che fu l'architetto della Fabbriceria del Duomo dal 1926, sono dovuti i ritrovamenti più significativi e l'aspetto attuale dell'interno della cattedrale. In seguito allo svellimento del pavimento furono rivelate le strutture murarie romane delle Terme Achillee, i cui due ambienti rettangolari, rinvenuti all'inizio delle navate laterali, erano stati usati come fondazione delle torri normanne. Un altro grande ambiente romano fu rinvenuto sotto la parte anteriore della navata principale: un muro che si prolunga sotto le fondazioni della pilastrata destra della nave. Gli scavi misero in luce anche diversi strati di pavimentazione: il pavimento originario, dal quale emergono le basi delle colonne romane; un pavimento in pietra giuggiulena dal quale emergevano, con diversi interassi, i pilastri d'epoca sveva, riconoscibili da una cornice che corre in basso al fusto; infine un pavimento cinquecentesco a losanghe, rinvenuto sotto il precedente livello di calpestio della navata centrale, presso il quarto pilastro di sinistra. Il pavimento a stella del settecento fu demolito e sostituito con una riproduzione marmorea dell'originale. Importante è stata la scoperta di un cammino di ronda, che circondava tutte le pareti esterne del presbiterio, percorreva i muri del transetto e si collegava al ballatoio (che gira attorno alle pareti esterne delle absidi, protetto da merlatura).
Il restauro, conforme alle direttive del Consiglio Superiore delle Belle Arti., fu così eseguito:
Transetto: furono restaurate le tre finestre del braccio sinistro , che il grande finestrone settecentesco aveva soppresse e, sul lato destro, fu ricostruito l'antico paramento esterno; le pareti furono intonacate in tinta neutra a grana ruvida, in modo da assorbire ogni eccesso di luce; le vetrate della nave e del transetto furono rifatte completamente.
Abside maggiore: impegnativi furono i lavori per la costruzione della monofora ad arco acuto, che era stata soppressa da un seicentesco rosone; le tombe regali, ancorate ai muri,   furono  asportate e sistemate  nella Cappella della Madonna; anche le pitture parietali, già restaurate trent'anni prima, a causa dell'asportazione delle tombe, furono svellate, ma risistemate nella stessa abside; il coro ligneo fu restaurato ed integrato dei pezzi mancanti.
Cappella della Madonna: furono qui sistemate le tombe degli aragonesi.
Cappella del SS Sacramento: fu rifatto, come nel transetto, l'intonaco delle pareti, del catino e dell'imbotte;
Navata centrale: fu intonacata come nel transetto; furono scrostate le strutture  in pietra calcarea per la valorizzazione dell'architettura settecentesca; fu scrostata ed impermeabilizzata la volta; fu ripavimentata secondo il disegno dell'architetto; fu  rifatta la zoccolatura in marmo; furono rifatte completamente le vetrate
Navate laterali: fu posta una zoccolatura come nella navata centrale; furono restaurati gli altari.