A l'heure actuelle deux projets sont connus, chacun transformant de façon importante le bâtiment. Alors même que de nombreux défenseurs de la piscine espèrent encore une rénovation à l'identique.

Le projet REICHEN ET ROBERT : en 1990 à l'initiative de l'association SOS MOLITOR, le cabinet d'architectes Reichen et Robert est contacté pour réaliser un projet re rénovation de l'édifice. Baptisé Molitor 1993 , ce projet tenait compte de deux priorités : respecter l'architecture d'origine tout en l'aménageant pour utiliser tout l'espace disponible et rentabiliser l'exploitation en assurant au minimum une gestion équilibrée. Ce projet prévoyait la restructuration de la façade nord dégageant 4000m2 pour des activités tertiaires : bureaux pour des groupes ou des associations sportives , aménagement de deux restaurants et 'd'une terrasse pour des événements de relations publiques. Dans le même esprit, un étage était construit au-dessus de la verrière du bassin couvert pour gagner un espace où l'on envisageait d'aménager un forum du sport avec salle de presse, équipements audiovisuels et moyens de communication pour assurer la promotion d'événements sportifs. Dans les sous-sols du bassin d'été, étaient créés un centre de balnéothérapie et des parkings .Enfin sur les façades sud et ouest un centre de remise en forme était ouvert. En 1994 , la nouvelle association " Piscines Molitor " constatant une dérive de ce projet qui dénaturait définitivement le site , décidait de l'écarter.Il a été définitivement abandonné, en 2000 suite au refus du permis de construire par le ministère de la culture qui a estimé que les transformations proposées étaient trop importantes par rapport à la décision d'inscription.

Le projet FERNIER ET ASSOCIES : en 1995 ce cabinet d'architectes proposait un nouveau projet, baptisé : Espace Molitor( reprise du projet d'aménagement présenté en septembre 1991 à la consultation organisée par la ville de paris), il tendait à la création sur le site de la piscine Molitor, des premiers thermes de bien-être de Paris. Il comprenait : la piscine de plein air Molitor, l'été ; la piscine municipale du XVIe arrondissement, les thermes de bien-être Molitor, l'hôtel des Thermes (107 chambres et suites), les salons et la galerie boutiquaire, le siège d'une ou deux fondations à vocation sportive, la croisette Molitor (terrasses et bistrot , le long de l'avenue de la porte Molitor), un parc public de stationnement souterrain (300 places).