2004年起台中中兴堂闭馆进行整建。行政院文化建设委员会拨款一亿两千八百余万元之经费予台中中兴堂整建计画。整建项目包含空间规划、安全措施之改善、演出设备之更新以及观众席位更新等。空间规划部分有排演室、琴房、放映室、舞台区、休息区和周遭绿廊和水舞广场的美化工程。安全措施有防火、消防设备之改善以及服务行动不便民众的轮椅专用设备。演出器材的更新有音响及灯光器材和控制室的改善工程。观众席座位更新後改为1,240席，包含一楼792席，二楼448席。而建筑外观依然保留原六十年代之建筑特色。
2006年台中中兴堂整建完成，并於同年八月一日於文化建设委员会主委邱坤良主持下正式重新开幕启用。现阶段仍由国立台中图书馆负责管理。场地使用之申请则交付台中图书馆外聘之学者与专家所组成之评议委员会负责审核。