Links und rechts an die Reithalle schließen sich die Seitenflügel an, in denen die Stallanlagen und in den Kopfbauten Wohnungen untergebracht waren. Im Nordflügel und Südflügel ist der historische Stallfußboden in Teilbereichen noch gut erhalten. Auch die diagonal verlegten blau weißen Fliesen an den Wänden über den Futtertrögen sind im Südflügel fast komplett erhalten, im Nordflügel wurden die Fliesen vielfach überstrichen. Der Marstall mit seinen zum Teil aus der Bauzeit erhaltenen Tragwerken, gusseisernen Stützen, den gepflasterten Fußböden, gut erhaltenen Wandfliesen und nach historischem Vorbild sanierten Holzstützen sowie Kassettendecken dokumentiert noch heute die im 19. Jahrhundert den Pferden entgegengebrachte Wertschätzung.
In Zusammenhang mit der Umnutzung der Pferdeställe, sowohl in den Residenzorten als auch der Kasernen während des 20. Jahrhunderts ging deren vielfach aufwendige Ausstattung in der Regel verloren, sodass der umfangreiche Bestand historischer Fußböden, Wände und Decken im Marstall Neustrelitz eine Besonderheit in Mecklenburg-Vorpommern darstellt.

Von 2001 bis 2005 wurde der Marstall in drei Bauabschnitten saniert. Unter Berücksichtigung denkmalpflegerischer Belange waren die gesamte hölzerne Dach- und Deckenkonstruktion einschließlich der Dachdeckung Gegenstand der Sanierung. In den großen Räumen des Nordflügels wurde die ursprüngliche Anordnung der Rundholzstützen rekonstruiert.
Die mit Ecktürmen, Postamenten, Akroterien und Friesen aus Terrakotta reich verzierte Fassade wurde auf den Trauf- und Attikabereich lokal begrenzt parallel zum Dach saniert. Durch diese grundlegenden Baumaßnahmen konnte die Substanz vor dem Verfall gerettet werden.
In einer weiteren Baumaßnahme von 2009 bis 2011 wurden am Mittelbau und am nördlichen Verbinder die Fassade saniert, die Fenster aufgearbeitet und mit zusätzlichen Stahlfenstern von innen als Kastenfenster ausgeführt. Im Mittelbau erfolgte eine Schwammsanierung, die Dachkonstruktion wurde mit Stahlträgern verstärkt. Außerdem wurden zwei Eingangstreppen und ein Niedergang zum Keller erneuert.

Im Februar 2021 hat ein 4. Bauabschnitt (BA) begonnen. Er gliedert sich in vier Realisierungsabschnitte (RA). Der 1. und 2. RA werden mit EU-Mitteln für die Entwicklung des ländlichen Raums (ELER) unabhängig voneinander gefördert.

1. RA Herrichtung der Gebäudehülle und Umfeld des Marstalls
Im 1. RA erfolgt die Teilsanierung der Außenhülle. Hierzu gehören Abbrucharbeiten, Abdichtungsarbeiten, statische Ertüchtigungen von Tragwerken sowie Schadstoff- und Schwammsanierungen insbesondere in den Kopfbauten sowie die Erneuerung von Fenster und Türen. Die Fenster werden, soweit möglich, aufgearbeitet bzw. nach historischem Vorbild wieder neu hergestellt. Mittels Bohrlochinjektion wurde die horizontale Abdichtung der Wände hergestellt. Dafür mussten die Sockelwände mit freigelegt werden. Bei der Freilegung wurden ein alter Entwässerungsschacht und eine gemauerte Entwässerungsleitung gefunden. Die Oberkante des Entwässerungsschachtes weist auf eine frühere tiefer liegende Geländeoberfläche hin.

2. RA Herrichtung der Marstallhalle innen
Die Marstallhalle – als ehemalige Reithalle wird für eine spätere öffentliche Nutzung als repräsentativer Saal hergerichtet. Unmittelbar neben der Marstallhalle in den Verbindungsbauten entstehen der Sanitärbereich und Räume für die Haustechnik. Die Gebäudebereiche sind eingeschossig, der Mehrzweckraum besitzt seitlich Emporen. Ziel ist die Wiederherstellung des Reitsaals nach restauratorischen Befunden. Geplant ist die Installation einer Fußbodenheizung bzw. Fußbodenkühlung zur Raumkonditionierung des Mehrzwecksaales.
Die Abbrucharbeiten und die Gefahrstoffsanierung sind abgeschlossen. Die Fundamentunterfangungen, die Brandwand zwischen Marstallhalle und Verbinder sind hergestellt und die Lüftungsbauwerke unterhalb der Sohlplatte vorbereitet.
Aufgrund der Abhängigkeit der Haustechnik zum 3. RA konnte die Haustechnik erst nach Abschluss des Pachtvertrages mit der Theater Orchester Neubrandenburg Neustrelitz GmbH ausgeschrieben werden. Die Haustechnikarbeiten – Heizung, Lüftung und Sanitär beginnen im September 2022 und die Elektroarbeiten im Oktober 2022. Ein 1. Nachtrag zur Entwurfsunterlage (EW) – Bau mit 1,3 Millionen Euro wird im August dieses Jahres vorgelegt.

3. RA Nutzerspezifische Herrichtung der Seitenflügel
Die Maßnahmen umfassen die Grundinstandsetzung der Innenräume der Nord- und Südflügels mit den dazugehörigen Kopfbauten. Hier werden im Nordflügel Probenräume, ein Funduslager und kleinere Lagerräume im Kopfbau entstehen. Im Südflügel kommt eine Probenbühne unter. Sie kann auch für öffentliche Veranstaltungen bzw. Vorführungen des Theaters genutzt werden. Hier sind auch weitere Lager- und Büroflächen vorgesehen. Im Obergeschoss im Kopfbau des Südflügels, sind Gästewohnungen geplant.

4. RA Herrichtung Umfeld Marstall
Das Umfeld des Marstalls wird zur Gewährleistung der Ensemblewirkung der Schlossanlage hergerichtet.