Im 19. Jahrhundert wurde das Schloss zum Teil als Kaserne genutzt und im Zweiten Weltkrieg schwer beschädigt. In den 1960er Jahren begann die umfassende Restaurierung des Schlosses, die bis heute andauert. Heute beherbergt das Schloss das Herzog Anton Ulrich-Museum mit einer bedeutenden Kunstsammlung.
Das Herzog Anton Ulrich-Museum im Schloss Wolfenbüttel beherbergt eine bedeutende Kunstsammlung mit Werken von Künstlern wie Rembrandt, Rubens, Cranach und Dürer. Besonders sehenswert sind die Gemälde aus der Renaissance und dem Barock sowie die Sammlung von Porzellanen und Meissener Figuren.
Ein weiteres Highlight ist die Bibliothek des Schlosses, die eine der ältesten und bedeutendsten Bibliotheken Deutschlands ist. Sie beherbergt rund 900.000 Bände, darunter seltene Handschriften, Inkunabeln und historische Landkarten. Die Bibliothek kann nur mit einer Führung besichtigt werden und ist ein Muss für Buchliebhaber und Geschichtsinteressierte.
Das Schloss Wolfenbüttel ist auch ein beliebter Veranstaltungsort für Konzerte, Lesungen und andere kulturelle Veranstaltungen. Im Sommer finden im Schlosshof regelmäßig Open-Air-Konzerte statt.