Nell'aprile 1903, si svolse a Roma il Congresso internazionale di scienze storiche, e Giovannoni, avendo partecipato ai lavori della IV Sezione (Archeologia e Belle Arti), volle fissare le sue idee sul tema del restauro, affrontato, dal dibattito congressuale, in un articolo pubblicato nello stesso anno.
I restauri, secondo Giovannoni, si possono distinguere in restauri di riparazione, di sostituzione di alcuni elementi, di completamento, e di rinnovamento. Le prime due categorie, hanno per lo più soltanto portata tecnica; le seconde, hanno invece grande importanza artistica e storica.
Restauri di completamento sono quelli in cui non è aggiunto alcun elemento nuovo all'opera d'arte; il restauro dell'Arco di Tito (compiuto dal Valadier), i restauri di S. Stefano e di S. Francesco in Bologna, quelli del Palazzo Ducale in Venezia ne danno notevoli esempi.
Restauri di rinnovamento si presentano, quando si debba terminare un'opera di cui manchi interamente una parte essenziale o si debba adattare la costruzione a mutate condizioni di viabilità e d'ambiente artistico. Esempi: i restauri di S. Maria del Fiore e di S. Croce in Firenze, del palazzetto della Farnesina in Roma ecc...".
Giovannoni, pur dichiarandosi contrario alla pura e semplice tutela della stabilità dei monumenti, approvata dal Congresso, si dice favorevole al rinnovamento parziale degli stessi, introducendo "piccoli ritocchi", che ne perfezionino la forma.
L'uso della pratica della tutela statica, afferma "equivarrebbe imitare gli Arabi che lasciano andare in sfacelo i loro monumenti per non toccarli; e solo quando sono caduti e la volontà d'Allah si è compiuta, ne costruiscono degli altri al loro posto".
Tali principi, contrari alla ricostruzione totale e indiscriminata, informano il lavoro che lo stesso Giovannoni eseguì nel complesso di San Benedetto a Subiaco dove, alla riproposta del Sacro Speco quale doveva essere al tempo di san Benedetto, aggiungeva, quale intervento "moderno" ma "armonico", una nuova decorazione della cripta. Un intervento questo, inteso a ridare l'armonia della fabbrica originale, senza danno né demolizione di parti importanti della fabbrica.
Giovannoni così esemplifica queste sue idee: "Pensare a riedificare il tempio dei Dioscuri, di cui restano solo le sostruzioni e tre colonne elevate, sarebbe un assurdo, anche se la ricostruzione potesse riuscire fedele: in questo come in tutti gli altri edifici antichi non si hanno più monumenti vivi ma ruderi, che solo la fantasia potrebbe risuscitare. Così d'altra parte il restauro di un monumento complesso, in cui vari tempi hanno lasciato tracce grandiose e splendide, ad es. la basilica di S. Maria Maggiore che può dirsi un vero museo dell'arte costruttiva e decorativa dal IV al XVIII, deve assolutamente escludersi".
Nessuno dei nostri monumenti deve essere toccato senza un rispetto completo all'Arte e alla Storia.
Giovannoni nel 1913 progettò d'isolare il Tempio della Fortuna Virile al Foro Boario, idea, che sviluppò ed espresse nel saggio: Vecchie città e edilizia Nuova. Il quartiere del Rinascimento in Roma (Roma 1913). Sempre nel 1913 perfeziona e codifica i suoi pensieri sul restauro dei monumenti in una conferenza, pubblicata nel febbraio di quello stesso anno sul "Bollettino d'Arte" del Ministero della Pubblica Istruzione, avente per titolo Restauri dei Monumenti. In questo fondamentale contributo, Giovannoni si dimostra notevolmente contrario alle teorie proprie di Viollet-le-Duc condannando "le infamie" di un esagerato "restauro stilistico", mentre concorda con Boito, quando afferma che "ogni eccesso nel restauro diventa una falsificazione del documento". Presentando la situazione italiana, mette in guardia contro i restauri cosiddetti di "sostituzione", di rinnovamento" e d'"imitazione stilistica" e contro gli eccessivi contrasti che una troppo rigorosa regolarità d'integrazione può formare con l'antico "patinato" e "mosso". Qui egli sente il bisogno di contemperare due correnti estreme di pensiero. Da una parte vi è chi è assolutamente contrario ad ogni tipo d'intervento, dall'altro chi crede possibile il ripristino. Sarebbe quindi opportuno, come forma di mediazione, limitare l'intervento ai soli casi che non avessero richiesto grandi nuove aggiunte, né demolizioni. I restauri possono essere: "1) di semplice consolidamento; 2) restauri di ricomposizione; 3) restauri di liberazione; 4) restauri di completamento e di ripristino; 5) restauri d'innovazione".
A proposito dei consolidamenti, accetta la necessità di tali lavori previo un accurato studio, sia grafico sia pratico, e così riassume il suo pensiero: "Ma d'altra parte, se si vuole evitare il disgregamento ed il crollo, bisogna appunto difendersi [...] sacrificando in qualcosa il nostro egoismo d'esteti".
Per quel che riguarda i completamenti, è dell'opinione che essi sono necessari, quasi indispensabili. Riferendosi ai restauri che, sull'acropoli d'Atene, erano in corso per opera di N. Balanos i quali offrono una lettura più chiara delle linee architettoniche e delle proporzioni.
A proposito degli interventi di "liberazione", Giovannoni dichiara: "Troppo spesso in tempi recenti il concetto di distaccare da fabbriche che lo chiudono ha tralignato in quello di metterlo in valore, mutando radicalmente per farlo ammirare, le condizioni d'ambiente in cui era sorto creando vaste piazze e visuali indefinite, là dove avrebbe dovuto essere uno spazio ristretto e raccolto.".
Anche il restauro di "completamento" è considerato da Giovunnoní molto pericoloso, in primo luogo, per l'assoluta impreparazione degli architetti del suo tempo e, poi, perché rischia di divenire una contraffazione dell'autenticità e della natura stessa del monumento.
Egli si dimostra notevolmente contrario, infine, ai restauri della quinta categoria; quei restauri d'innovazione in cui vengono ricostruite pulite, colorate e rinnovate intere parti "essenziali ed organiche" o anche l'intero corpo della fabbrica. Idea che contrasta con quella degli esteti che non provano alcun interesse di fronte agli edifici storici rinnovati, anzi, hanno un senso di repulsione per le antiche fabbriche imbiancate e dall'aspetto rigido e regolare, e con quella degli studiosi di storia dell'arte che invitano i restauratori a non togliere né aggiungere niente ai monumenti.
Solo dopo l'ultima guerra, dopo le gravi devastazioni provocate dai bombardamenti, Giovannoni, riferendosi al problema della ricostruzione, sostenne che tutto quanto espresso nella sua giovanile teoria del "diradamento edilizio" (1913), in qualche modo era messo in crisi. La situazione non permetteva più uno studio metodico, né di affrontare i diversi problemi con la dovuta calma e con tempi che garantivano la dovuta scientificità. Tutto deve quindi essere affrontato con i mezzi atti all'emergenza, secondo il caso e dei danni. Il monumento o il gruppo d'edifici storici vanno in ogni modo recuperati e, quale unica regola, si dovranno tenere presenti le norme sancite dalla Carta d'Atene e dalla Carta italiana del restauro (1931-32). Spesso, per mancanza d'adeguata documentazione, bisognerà ricorrere al sussidio della "fantasia" e all'imitazione stilistica" poiché "Sarà meglio un restauro scientificamente imperfetto, che rappresenti una scheda perduta nella Storia dell'Architettura, che la rinunzia completa, la quale priverebbe le nostre città del loro aspetto caratteristico nei più significativi monumenti d'arte".
Le sue idee sul restauro urbano sono espresse nel fondamentale saggio Vecchie città e edilizia nuova; il quartiere del Rinascimento in Roma, Roma 1913, ove è illustrata la sua teoria del "diradamento edilizio" che tante banali interpretazioni successive poi contribuirono a deformare, confondendola con quella degli "sventramenti" ad oltranza. Del resto queste sue idee sono state pochissimo applicate; si può affermare, anzi, che solo nel caso della sistemazione di via dei Coronari, Giovannoni abbia potuto attuarla in pieno (forse proprio perché fu lui stesso a seguire i lavori). Le regole di tale "diradamento" espresse e ribadite anche poi in saggi e studi, sono rimaste inalterate fino alle ricostruzioni postbelliche. Il rispetto rigoroso del tessuto delle nostre antiche città era, secondo Giovannoni, di fondamentale importanza per il mantenimento di un carattere che, a causa delle grandi trasformazioni urbane post risorgimentali, si andava via perdendo.