A conservação e valorização geral da Igreja envolveu intervenções ocorridas ao longo do ano de 2004, que incluíram a reparação da cobertura, limpeza de paramentos exteriores, beneficiação geral das caixilharias exteriores, execução de novo pavimento do adro, iluminação exterior e colocação de algumas espécies vegetais. A torre sineira também sofreu intervenção visando a sua beneficiação geral.

Na segunda fase de trabalhos passou-se para o interior do imóvel, executando-se o tratamento das madeiras e um novo teto para a sacristia, colocando-se uma nova instalação elétrica e de iluminação.

No que se refere aos paramentos em granito, as juntas de pedra receberam tratamento, necessário devido a duas décadas com ausência de quaisquer cuidados de preservação.
Os pavimentos foram, igualmente, objeto de intervenção, tal como os paramentos verticais e os tetos da nave, capela-mor, sacristia e um espaço anexo a esta última. As caixilharias também foram intervencionadas, quer através de alterações às portas e ferragens, quer pela afinação das ferragens, ou pela execução de portas.

O património azulejar, existente no revestimento da capela lateral da Igreja de Cabeça Santa, é do tipo tapete Setecentista, com motivos florais e geométricos azuis, brancos e amarelos, em número de 2240.
Antes de ser intervencionado, este património revelava algumas zonas com vidrados fissurados e com pouca aderência à chacota, falhas de vidrado, bastantes fraturas simples, algumas fraturas múltiplas, manchas de sujidade, lacunas, zonas com sais e/ou microrganismos, alguns azulejos trocados e zonas onde se verificava ter sido utilizada argamassa de assentamento pouco aplicável à conservação.
Finalmente, o retábulo, o teto e o arco em talha dourada, bem como a grade da capela lateral, foram objeto de trabalhos de conservação para eliminar alguns dos problemas apresentados. A grade evidenciava alguns danos estruturais, incluindo um balaústre partido, desgaste da camada de proteção, manchas pontuais na madeira, provocadas pela oxidação dos elementos metálicos decorativos e ausência de alguns elementos metálicos.

No retábulo, teto e arco verificava-se a deposição de poeira e sujidade aderente em toda a superfície, a existência de danos pontuais provocados pela atividade de insetos xilófagos, de elementos metálicos oxidados, elementos em destacamento ou partidos, desagregação pontual da camada de preparação branca e lacunas de preparação e folha de ouro.