Należy pamiętać, aby działania zmierzające do poprawy efektywności energetycznej budynków istniejących, przy osiąganiu założonych celów technicznych i ekonomicznych, uwzględniały walory historyczne i architektoniczne budynków, ze szczególnym uwzględnieniem budynków zabytkowych i budynków objętych innymi formami ochrony. W przypadku takich budynków możliwości poprawy charakterystyki energetycznej mogą być ograniczone i utrudnione. Może się również pojawić sytuacja, gdy w toku uprzednich prac remontowych w budynku zabytkowym występują wyroby zawierające azbest. Ich usunięcie zdecydowanie przyczyni się do poprawy wpływu budynku na środowisko jak i na jego atrakcyjność wizualną.
Termomodernizacja budynków zabytkowych jest specyficzna ze względu na ograniczenia konserwatorskie. Pomimo wskazanych ograniczeń, w poszczególnych przypadkach możliwe jest zastosowanie szeregu rozwiązań służących poprawie efektywności energetycznej oraz obniżeniu emisyjności budynków, takich jak: wymiana źródła energii, ocieplenie stropu strychu, wymiana lub remont konstrukcji stolarki i wymiana szklenia na energooszczędne, wymiana oświetlenia, osuszenie ścian i nałożenie tynków termoizolacyjnych. Pozwala to na połączenie działań na rzecz ochrony walorów historycznych budynków zabytkowych z poprawą charakterystyki energetycznej.
Przy termomodernizacji budynków zabytkowych często zalecaną i propagowaną przez konserwatorów zabytków, ze względu na minimalną ingerencję w strukturę zabytkową, jest metoda docieplania „od wewnątrz”. Metoda ta polega na umieszczeniu warstwy izolacyjnej wewnątrz budynku.
Trzeba mieć jednak na uwadze, że metoda ta wiąże się m.in. z koniecznością zastosowania sprawnie działającej wentylacji, co w praktyce oznacza system wentylacji hybrydowej lub mechanicznej, oraz pomniejszenie powierzchni użytkowej pomieszczeń w budynku poddawanym termomodernizacji. Ponadto przegrody ocieplane od wewnątrz należy odpowiednio zabezpieczyć przed wilgocią, która może doprowadzić do degradacji przegrody i wystąpienia zagrzybienia.