2002年，南馆公园进行绿化改造工程，改造面积2.62公顷，扩建0.34公顷，合计2.96公顷。4月，东城区委、区政府结合北京市绿色奥运行动规划的启动和东城区环境建设总体计划，在公园南门地下修建占地面积892平方米的中水处理站，将民安小区居民生活污水处理后作为公园造景、绿化和东城区道路降尘使用。2002年9月28日，南馆公园正式建成为北京市第一座以中水造景的生态水景公园。改造后的南馆公园为欧洲英式自然风景式公园风格，以“水景”为主题，利用中水在咫尺空间内艺术地囊括了自然界河、湖、溪、涧、泉、瀑等各具特色的景观，形成各具风格的自然景区。面积5000平方米，水深近1米的瀛湖与园内主雕塑“大地的启示”构成公园主景区，深刻寓示着水和大地、人类的亲密关系。水面上岛屿、半岛和桥梁的精巧设计，更透出“一勺则江湖万里”的立意。“湖水”中的高大雪松形成了园内的特色景观--雪松岛。与主景区相连的景观采用跳泉、挂泉、雾泉、柱泉等国内外不同的喷泉造景手法，展示了水多姿多彩的形态。其中水汽弥漫的雾泉和影射倒影的镜泉都是国内外城市园林中难得一见的水中景观。西、南两个入口处的景墙和浮雕，以及介绍科普知识的“水的科学长廊”，无不体现出水景公园的特色。

　　2003年南馆公园转变管理模式，规范管理程序，通过ISO质量环境管理体系认证。

　　2004年南馆公园完善了健身区、残疾人坡道、避雨廊、科普画廊等一系列设施，使公园人性化服务得到更好的体现。同时通过领导组、专家组的评审成功的跻身于精品公园的行列。

　　结合“科学、环保、绿色”理念，南馆公园在建设中不断突出科技特色。2005年增设中水喷灌系统，2006年建立科普乐园。同年7月1日，根据北京市园林绿化局关于做好部分公园免费开放加强管理工作的通知，开始免费向公众开放。不仅成为附近居民休闲锻炼的好去处，也是东直门地区城市景观中的一个亮点。

　　2010年5月，根据《东城区“建设低碳城区，实现绿色发展”行动计划（2010-2012年）》，南馆公园改造为低碳生活示范园。通过建设节能环保屋及种植各种吸碳、耐旱植物，应用雨水收集、中水回用、太阳能和新型垃圾分类处理等技术，建立节能环保宣传展示基地，向居民展示节能环保产品和技术。改造工程于2005年8月份开始，12月份结束。