O Passeio ganha novo fôlego no início do século XX, principalmente durante a gestão do prefeito Pereira Passos, quando o parque recebeu diversos melhoramentos. Entre 1902 e 1906, a Inspetoria de Matas, Jardins e Arborização realizou uma transformação completa no Passeio. Na ocasião, a muralha em torno do jardim é substituída por um gradil e os dois portões laterais de madeira são trocados por outros de ferro. O ladrilhamento do terraço é reformado, as moitas que cobriam os troncos das árvores são arrancadas, é plantada uma nova grama, são instalados chalés de latrinas e mictórios e reformadas algumas construções. Nessa época também é instalada no parque a escultura do Velho (ver acervo artístico). Em 1906, Pereira Passos declara que o Passeio passou por algumas transformações e modificações que o tornaram mais aprazível.

Uma das mais importantes contribuições do período Passos para o Passeio foi a construção de um aquário de água salgada. O projeto, idealizado por Julio Furtado, inspetor das Matas Marítimas, teve o custo de 50 contos de réis.

Em seus três primeiros meses de funcionamento, o aquário foi visitado por mais de nove mil pessoas. O Prefeito Pereira Passos declarou na época que o aquário tornaria os jardins do Passeio mais dignos do interesse do público e sobretudo dos estrangeiros que visitavam a cidade.

O aquário, registrado pelas lentes de Augusto Malta, possuía, segundo Charles Dunlop, estilo oriental e era formado por um vestíbulo, por onde entravam as pessoas, e uma galeria de vinte tanques e piscinas. Até 1938, o aquário foi uma das maiores atrações do Passeio e da cidade. Para o professor Ferreira da Rosa, o Aquário era um instrumento de ensino que o público freqüentava assiduamente e por onde desfilava a mocidade das escolas ao familiarizar-se com os primeiros rudimentos da História Natural.

Também no Beira Mar Cassino nasceu a companhia Caverna Mágica, liderada por Renato Viana, que mais tarde seria o primeiro diretor da Escola de Teatro Martins Pena, no Centro do Rio. Fazia parte da Caverna, um jovem ator, que depois se destacaria como um dos maiores dramaturgos brasileiros: Paschoal Carlos Magno. Em 1934, Viana criou, no Cassino, o projeto Teatro-Escola, com o objetivo de formar jovens talentos, produzir espetáculos populares e democratizar o acesso ao teatro. A estréia do projeto se deu com Sexo, peça lançada em 20 de outubro de 1934, com um elenco estelar: Jayme Costa, Olga Navarro, Delorges Caminha, Itália Fausta e Suzanna Negri, com direito ainda à coreografia especialmente elaborada pela vedete Eros Volúsia.

Em junho de 1938, o Passeio Público do Rio de Janeiro é tombado pela SPHAN nas categorias Livro Histórico e Livro de Belas Artes. Em 1946, uma inspeção técnica realizada no parque verificou que as pirâmides estavam revestidas por hera espessa, que se alastrava pelos medalhões de mármore. Um dos medalhões estava quebrado, enquanto o gradil de ferro se encontrava danificado na parte inferior pela ação da maresia, ferrugem e urina. A ponte de ferro imitando galhos de árvore também se achava danificada. No ano seguinte, o Correio da Manhã, no artigo Como vai o Passeio Público ? denunciou o estado de abandono do parque: (...) Gramado todo ralo de grama pisada em largos trechos e noutros em nenhum vestígio  de sua existência anterior(...) Transitar ali nos dias de chuva é penoso sacrifício e nos dias   secos  uma feira livre atrapalha-nos a caminhada. Não pode a Prefeitura alegar que não  tem  pessoal  para tratar do jardim naquela face (...)

O parque voltou a ser cercado por gradis um pouco antes de 1969. Em abril de 1988, o Passeio foi reaberto após uma longa reforma. O parque ganhou iluminação especial e mais um portão de acesso (hoje fechado). Foram investidos cerca de quatro milhões de cruzados na limpeza do jardim, no plantio de novas mudas e na restauração das fontes, bustos, estátuas e pontes. As galerias de águas pluviais e a balaustrada em bronze também foram recuperadas. As pirâmides ganharam retoques em toda a cantaria e gradis mais altos foram instalados para controlar o acesso ao parque. A reforma de 88, empreendida pelo Departamento Geral de Parques e Jardins da Secretaria Municipal de Obras e Serviços Públicos, recuperou mil metros do parque, que haviam sido perdido para a abertura da Av.Beira-Mar. O espaço recuperado é equivalente ao antigo belvedere do Passeio.

Em fevereiro de 1998, foi realizado um trabalho de limpeza no Passeio. Em 1999, os gradis foram restaurados.