2017年5月9日に、名古屋市は優先交渉権者の竹中工務店と基本協定を締結し、2022年12月完成を目指し最大505億円の事業が開始された。工事は国の特別史跡である天守台の石垣も修理するために文化庁の許可を要するが、市は文化庁の復元検討委員会で11月から3回の審議を経て2018年10月に許可が下りると想定した。この時点の報道では、文化庁の協議が順調に進めば2018年11月から天守閣の入場を禁止し、2019年3月に外部エレベーター、9月から天守閣本体を取り壊し、2020年6月から木造復元工事に入る予定とされた[48]。

障害者団体の要望により竹中工務店は当初、エレベーターが設置された木造天守案も考えていた。その案は4人乗りの小型のものを天守内部に設置する案か、11人乗りの大型のものを天守内部に設置する案、外部に設置する3つの案であった。内部に大型エレベーターを設置する案は、何十本もの柱や梁を取る必要があり忠実な復元が出来なくなる問題や、柱や梁の強度が低下し補強用に鉄骨の設置が必要な問題、木造天守の構造上3階までしか行けない問題があった。外部に大型エレベーターを取り付ける案も、景観上の好ましくない影響や、遺構を毀損しない基礎構造とするため到達階が1階に限定され、外壁に口部を設置し壁側の柱や梁を取り強度の為にやはり補強用に鉄骨の設置が必要な為、却下となった。2018年5月6日に竹中工務店は内部に4人乗りの小型エレベーターを設置する案を考えた。その案は柱と柱の四角い隙間の空間にエレベーターを設置し3階まで上がる取り外し可能なもので、エレベーターを取り外し天井部分に梁を嵌め込むと元の構造に戻ると言う。しかしその案は奥行100cm×間口80cmと狭く、一般的な車椅子がエレベーターに乗りきれない事が判明した[49]。そのため市が用意した専用の小型車椅子に乗り換える事になるが、障害者団体は乗り換えが大変だと反発しこの案は断念となった。障害者団体側は大型のエレベーターの設置を求めているが、河村たかし市長は前出の理由でエレベーター不設置の方針である。

2017年12月27日に、名古屋市は現天守への入場を2018年5月7日から2022年末の復元完成まで禁止すると正式発表した。天守以外はこれまで通り見学できる[50]。鉄筋コンクリート製復元天守公開終了間際の2018年のゴールデンウィークには、過去10年間で最多となる17万人の来場者があり、5月6日をもって予告通り一般公開は終了した[51]。

木造復元に当たり、1932年から行われた天守閣と本丸御殿の大規模調査による昭和実測図の図面、戦前のガラス乾板による多数の写真資料、江戸時代1755年（宝暦5年）の地震時の修理断面図や立面図、など多くの修理図面や、江戸時代後期の名古屋城のあらゆる事を書き残した『金城温古録』など歴史文書史料も充実しており、江戸時代当時の名古屋城の姿をほぼ正確に復元する事が可能だとしている。

木造復元化工事に際し、鉄筋コンクリートの天守閣で展示、収蔵する重要文化財の旧本丸御殿障壁画、ガラス乾板写真などは西之丸に米蔵の外観の展示収蔵施設を2018年1月から1年の工事をかけ建設・整備し、展示収蔵施設の完成後は移設する[52]。その他の展示・収蔵物は名古屋城の近接地に新たな施設の建設などを検討して対応する。バリアフリー対策は障害者団体や高齢者団体の意見を聴いて決定し、手すりやスロープの設置、昇降円滑の手段、介助スタッフの配置など、ハード・ソフトの両面からの対応を検討する。2018年2月現在は、2019年9月から天守閣本体の取り壊しを開始して2019年6月頃に工事囲いを天守閣まわりに建て始める予定である。木造天守閣も、耐震性は現行の耐震基準と同等を確保し、万一火災が発生した場合も安全な避難を確保するため、防火設備や避難経路を検討する[53]。

2018年5月22日、障害者らが木造復元の名古屋城天守閣にエレベーター設置をしない名古屋市の方針に対し市役所前でデモ。新技術拒否、エレベーター絶対必要を宣言した[54]。2018年6月19日にも障害者ら抗議デモ。主催者によると愛知、東京、大阪、沖縄など16都府県から500人が参加。名古屋栄の久屋大通公園から名古屋城近くの名城公園までデモ行進し「名古屋市は差別をやめろ」とシュプレヒコールを上げた。河村たかし市長はあらためて(具体化されていない)新技術導入に意欲を見せ「はるかに、いいじゃないですか。」と話した[55]。

当初は2018年10月の文化庁の文化審議会で現天守の解体と木造再建の許可を得る予定だったが、市の有識者会議で承認が下りなかったため文化庁への申請ができず、河村は10月15日に2018年中の許可取得を断念することを表明した[56]。2019年の新年挨拶における記者との質疑応答で河村は、「文化庁さんとも、今なかなか行き来しとれぇへんもんで」と文化庁と十分な整合が取れていないことを認めながらも、「市民の熱い期待があるということを、私は強く文化庁には申し上げております」と理解を求めて予定通りの完成を目指すことを改めて表明した[57]。市は1月17日より合計6箇所の会場で市民への説明会を開催したが[58]、最初の会場（熱田区）では出席者から反対意見が続出した[59]。

2019年10月21日、名古屋市は名古屋城の木造新天守の実寸大の階段模型が入る体験施設「ステップなごや」を公開し、11月2日から一般公開された。これは図面資料などから名古屋城木造天守の1階の階段部分が実物大で再現されており、名古屋市はこの実寸大の階段模型を使い、階段昇降機など、木造復元天守のエレベーターに代るバリアフリーの新技術の実験に使うために建てた[60]。

文化庁は江戸時代の石垣を崩すことを問題視しており[61]、文化庁からの解体および木造再建許可は2019年も下りず、市長の河村は2019年8月29日に、予定していた2022年末の復元完成を断念すると発表した[27]。河村は11月以降に市民に対する木造復元の説明会を実施した[62]。一方で11月4日には岐阜県中津川市で復元に使用するヒノキ材の披露式典が実施された[63]。愛知県知事の大村秀章は河村の復元事業の進め方を批判しており、2019年7月16日には文化庁の許可が下りない段階での木材調達契約について「事実関係を明らかにしてほしい」と会見で述べた[64]。一方、市民グループが「文化庁の現状変更許可が出ていない段階での設計代金の支払」を違法として代金（支払先は竹中工務店）の返還を求める訴訟を名古屋地方裁判所に起こしたが、2020年11月に裁判所は市と竹中工務店の契約に違反したとは言えないとして原告敗訴の判決を下した[65]。

2021年4月11日の2021年名古屋市長選挙では、河村市長の対抗馬で自民党の元市議会議長横井利明候補が名古屋城木造復元で、エレベーターの設置を主張したため、名古屋城木造復元でのエレベーター設置の是非が市長選争の争点の１つにもなっていた。