Efter 1920 rykkede en række institutioner ind i det gamle slot, blandt andet toldkammer, teknisk skole og Røde Kors.

Umiddelbart efter Genforeningen havde det i 1908 oprettede Historisk Samfund for Als og Sundeved indgået aftale med slottets ejer, hertug Ernst Günther, om at få overladt nogle lokaler på slottet til Samfundets historiske samlinger. Da hertugen solgte slottet til den danske stat i 1921, godkendte staten denne aftale, og de historiske samlinger rykkede ind i slottets vestfløj under navnet "Museet på Sønderborg Slot".

De øvrige institutioner på slottet er i dag rykket ud, mens museet til gengæld er vokset så stærkt, at det nu optager alle fire fløje.

Restaureringen 1964-73
Efter genforeningen blev det flere gange overvejet at gennemføre en større restaurering af slottet, så det atter kunne fremtræde som et værdifuldt udtryk for fortidens bygningskultur og samtidig danne en tilfredsstillede ramme for museet. De første undersøgelser blev gennemført i 1939, men Anden Verdenskrig og besættelsen forhindrede selve istandsættelsen.

I 1959 nedsatte boligministeriet et udvalg, der i 1961 afgav betænkning om en gennemgribende hovedistandsættelse af slottet. Det var tanken at Sønderborg Slot i det ydre skulle føres tilbage til von Platens barok-anlæg. I 1963 var økonomien på plads og i 1964 gik arbejdet i gang.

Alle vinduer på slottet blev nu erstattet med kopier af von Platens vinduer, som samtidig i såvel antal som placering igen blev, som det havde været i 1726. Tagværket over alle fire fløje blev samtidig fuldstændig fornyet. Indvendigt blev belægningsstuernes skillevægge fjernet, så rummene fik deres gamle dimensioner fra 1720'erne. Alle skorstene blev genskabt, og de mange åbne kaminer frilagt, og hele slottet fik indlagt fjernvarme og elektrisk lys.

Hele den omfattende restaurering afsluttedes i sommeren 1973, og museet overtog det færdige slot, hvor man i de mange rum kunne gå i gang med en nyopstilling af de righoldige samlinger.

Slottet hører i dag under Slots- og Ejendomsstyrelsen som sørger for, til glæde for alle, at Sønderborg Slot til stadighed vedligeholdes og dermed fremtræder som det fine bygningsanlæg det er.