Vers la seconde moitié du XIXe siècle, plus précisément en 1864, le curé de Gatão, Domingos Alves da Silva, comme réponse à l'enquête réalisée par le diocèse de Porto, fait allusion au bon état de conservation de l'Église. Les bonnes nouvelles continuèrent le siècle suivant : en 1937, des fresques sont découvertes par le prêtre Manuel Couto, ces fresques étant plus tard mentionnées par Aarão de Lacerda dans un article publié par le magazine Prisma.
C'est précisément la découverte de ces fresques qui a déclenché l'intention de classement de cette Église comme Monument National. Dans une lettre officielle, l'architecte Baltazar de Castro, s'adressant à l'ingénieur Henrique Gomes da Silva, Directeur de la DGEMN - Direção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais [Direction Générale des Bâtiments et Monuments Nationaux], intercède justement en faveur du classement du bâtiment et de ses fresques, considérées comme "précieuses".
L'année suivante, la proposition de classement, "y compris de la peinture à fresque qui ornait ses murs", avait déjà obtenu un avis favorable du Conselho Nacional de Educação [Conseil National de l'Éducation]. Malgré "sa simplicité candide, et sa structure si modifiée, il est considéré que le mérite de Gatão lui advient des quelques peintures 'à fresque' qui la décoraient au XVIe siècle et qui, malgré les contraintes subies par l'église, y sont toujours présentes, grâce au grand intérêt de l'abbé de la paroisse".
C'est donc par le décret nº 30762, publié au journal officiel nº 225, du 26 septembre 1940, que l'Église de Gatão et ses fresques est classée Monument National. Ainsi, les conditions nécessaires à sa préservation étaient créées, passant, précisément, par la réalisation d'une restauration profonde, même s'il existait différents points de vue sur la situation.
Le Mémoire datant du 26 juillet 1941 porte sur l'intervention liée aux "ouvrages de reconstruction, nettoyage, restauration et traitement des fresques de l'Église de Gatão - Amarante". Étant donné le mauvais état du bâtiment, les ouvrages furent alors définis, prévoyant la reconstruction de la sacristie extérieure, légèrement décalée par rapport à l'actuelle (même si le choix portait plutôt sur l'abaissement de ses murs, "pour libérer les arcatures lombardes de la corniche du sanctuaire"), l'amélioration de l'accès au chœur majeur, à l'intérieur avec de nouveaux escaliers, et, à l'extérieur, avec les escaliers de service y existants, et "insérés au sommet avant du mur latéral de la nef", qui subiraient des travaux de récupération patrimoniale (mais le choix porta finalement sur la démolition des escaliers "déjà anciens, qui permettaient l'accès au chœur, à travers le mur latéral (sud) du narthex").
De pair avec l'amélioration générale des équipements de la liturgie de l'Église, y compris de la chaire (dotée d'un nouveau garde-corps en bois), ou avec la conception d'un nouveau meuble en bois pour le chœur, il fut également décidé de retirer "au-dehors de l'église par défaut des conditions recommandées" les autels "simples en bois aux côtés de l'arc triomphal", ainsi que celui du sanctuaire, "lui aussi en bois et du même type, pour libérer la table de l'autel primitif en granit qui demeure intacte".
On peut donc en conclure que cette restauration fut assez puriste. Tel que précisé par João de Castro, l'auteur du texte du Bulletin de la DGEMN - Direção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais [Direction Générale des Bâtiments et Monuments Nationaux], consacré à cette intervention, après la restauration, on procéda à la récupération d' "une unité structurelle nécessaire à [...] la conservation et à l'ornementation esthétique de ce bâtiment qui avait depuis longtemps perdu, et de façon irrémédiable, son unité architecturale".
Il convient de noter ici que, pendant l'exécution des travaux, le même prêtre, Manuel Silva Couto, s'est adressé aux services chargés de la récupération avec une proposition tout à fait unique pour son époque : en profitant du contexte des travaux en cours dans ce bâtiment, le prêtre demandait le prolongement de l'Église, en posant la question suivante : "serait-il possible de faire avancer la porte principale et de former ainsi une façade au style de l'église ? Le corps de l'église deviendrait ainsi trop long par rapport à sa largeur et au sanctuaire. Mais ne serait-il pas possible d'y laisser, par exemple, une inscription justifiant cette anomalie, étant donné le besoin du culte ?" Selon le prêtre, il fallait plus d'espace pour les fidèles et il fallait "tout d'abord respecter le culte auquel l'église est destinée". Pourtant, cette demande n'a pas été accordée.
L'une des interventions plus profondes réalisées sur le bâtiment fut le remplacement complet du système de toiture de l'Église. Le Mémoire de 1941 fait allusion à la réfection de toute la toiture, cette intervention comprenant aussi un nouveau revêtement en bois. Cependant, pendant cette phase des travaux, il s'est avéré nécessaire de démonter et reconstruire, "à mi-hauteur du mur latéral (sud) de la nef", en profitant alors pour remplacer "la grande fenêtre déchirée à cet endroit aux temps modernes, par deux ouvertures correctement situées".
Outre le changement inhérent au niveau de l'interprétation de cette élévation, cette intervention devient d'autant plus importante car elle génère une protestation de la part du prêtre de Gatão. Le 14 décembre 1942, le prêtre Manuel da Silva Couto fait allusion à l'arrêt des travaux. N'ayant que les fondations du nouveau mur, depuis octobre que l'Église "traverse l'hiver dans cet état", sans tuiles et avec une chapelle démontée.
Selon l'explication de l'architecte Baltazar de Castro, cette interruption était due au fait que la somme des travaux de réparation de la toiture ait été employée dans le démontage du mur sud de la nef, qui menaçait de s'effondrer. En outre, l'achat du bois pour la charpente épuisa l'allocation initiale. L'octroi d'un nouveau montant a alors permis que les travaux reprennent rapidement leur cours. Le Bulletin qui rapporte ces travaux est publié en 1951.
En 1966, l'installation électrique de l'Église est mise en place, à l'initiative du nouveau curé de Gatão, José Augusto de Sousa Marques, qui faisait allusion à l' "avantage pour les fidèles, lors des actes de culte" et au fait de mettre en relief, "aux yeux des touristes qui la visitent, certaines parties de son intérieur que la lumière du soleil n'arrive pas à éclairer". Il est toutefois curieux que le prêtre fasse un commentaire par rapport à la pénombre qui remplissait jusqu'alors l'Église de Gatão, lui donnant un "air plus lourd, plus noble, plus conforme à son âge séculier".
Plusieurs travaux de conservation ont eu lieu pendant la seconde moitié des années 1970, comprenant la construction de nouvelles portes, le nettoyage des toits et la remise en état du mortier de la façade principale. Plusieurs travaux ont également été réalisés dans la zone de protection du monument, notamment au niveau du presbytère et du cimetière, qui a été agrandi. Pendant les années 1990, l'Église de Gatão avait déjà besoin d'un nouveau renformis.
Avec l'intégration de l'Église de Gatão dans la Route du Roman, un nouveau projet d'intervention centré sur le traitement des toitures et la création de conditions d'accès pour les personnes à mobilité réduite est en cours de préparation.