Nel 1863 il Municipio di Carpi acquistò dal neonato Regno d’Italia per 33.100 lire il Palazzo dei Pio, a esclusione del Torrione degli Spagnoli sede di uffici periferici del Regno, che poi passò di proprietà del demanio dello Stato come è tuttora. In realtà per alcuni anni ancora lo stato di abbandono e di degrado dell’edificio non mutò sostanzialmente, visto che molti spazi continuarono a essere utilizzati impropriamente e nella maniera più disparata. Dai depositi alle carceri dagli uffici alla palestra nel vecchio teatro del Vigarani, fino ad arrivare all’utilizzo residenziale, l’antica residenza signorile dei signori di Carpi vedeva passare di tutto tra i propri muri.
In questo clima di abbandono che la stampa e la pubblicistica locale denuncia con frequenza, comincia però a muoversi qualcosa. Nel 1870 viene costituita una Commissione Municipale di Storia Patria e Belle Arti, con lo scopo di studio, ricerca e tutela della storia locale, e in particolare ovviamente del palazzo. Nel 1882 viene pubblicata a Dresda una monografia su Carpi curata da Hans Semper, che approfondisce - seppur con taglio agiografico - le vicende della città rinascimentale e del suo signore Alberto Pio, oltre alla storia e al valore artistico e architettonico del palazzo dei Pio.
Nel 1875-1876 viene eseguito il primo intervento di recupero (e ripristino) del palazzo al cortile d’onore, eseguito da Achille Sammarini, finanziato in gran parte dalla Cassa di Risparmio che nel 1890 stabilisce la sede dei suoi uffici in alcune stanze sul lato sud del loggiato del piano nobile.
L’episodio determinante che dà finalmente al palazzo una veste monumentale di patrimonio storico artistico della città è l’istituzione da parte della Commissione di Storia Patria nel 1898 del Museo di Storia e Arte, che fu inaugurato nel 1914, dopo la donazione della collezione del cavalier Pietro Foresti. A partire dal 1902 e fino alla fine degli anni Venti le sale dell’appartamento del piano nobile, dove si snodava il percorso di visita, furono interessate da numerosi interventi di restauro, spesso secondo la logica dell’integrazione in uso in quegli anni, che da quel momento ne fecero la parte di assoluto pregio e prestigio del palazzo dei Pio.
Ma negli stessi anni, nello stesso palazzo, solo per citare due esempi, fu costruito lo stabilimento “Il Truciolo” nell’area dell’antico giardino di corte (1903), poi divenuto sede delle scuole medie “Ciro Menotti” e nel 1911 fu inaugurato il nuovo Ufficio postale nelle sale a piano terra a est del cortile d’onore, che qui rimase fino alla fine degli anni Sessanta. Fino a quegli anni inoltre sono rimasti nel palazzo anche le carceri, uffici esattoriali, uffici di polizia, abitazioni di sfollati, mentre un ristorante divenuto poi mensa per trent’anni (anni Cinquanta-Ottanta) aveva sede nell’area a piano terra della zona nord. L’ultimo utilizzo improprio del monumento rinascimentale più importante della città è stato eliminato solo nel 2002, quando è terminato l’utilizzo a palestra dell’antico teatro secentesco del palazzo.
Alla fine degli anni Sessanta un intervento architettonico di forte impatto sulla struttura rinascimentale ne ha cambiato in una parte rilevante i connotati e l’aspetto: la progettazione e la realizzazione del Museo Monumento al Deportato aperto nel 1973 nelle sale a piano terra nella zona sud ovest del palazzo, vicino al Torrione degli Spagnoli, con l’adiacente area cortiliva divenuta cortile delle stele. Il progetto, di rilevanza internazionale dal punto di vista architettonico e museografico, fu redatto dallo studio BBPR di Milano (Belgiojoso, Banfi, Peressutti, Rogers) in collaborazione con lo studio Steiner di Milano e con Renato Guttuso, che realizzò uno dei graffiti che connotano il percorso museale. Allo stesso Belgiojoso in quegli anni fu affidato il compito di progettare funzioni e destinazioni culturali del palazzo dei Pio. Il progetto, di assoluto valore a trent’anni di distanza, fu preso in considerazione solo per alcune parti.
A partire dal 1973, quando la gestione degli istituti culturali ospitati nel palazzo - Biblioteca, Archivio Storico e Museo - passò dalla Commissione di Storia Patria al Comune di Carpi, sono stati avviati una serie di progetti e di interventi volti al recupero e alla destinazione a funzioni culturali di varie aree del palazzo, senza però compiere la scelta drastica di eliminare completamente dal monumento storico tutti gli usi impropri e investire su di esso come una delle chiavi di sviluppo sociale, culturale ed economico della città.