这层被称做铜绿的防水薄层，是由于铜暴露在空气中而形成的。在1986年翻新自由女神像时，其中一大挑战便是如何保护这层铜绿。

用于基座和女神像正体的铜和富铜合金被缓慢氧化，就会生成碱式碳酸铜和碱式硫酸铜的不溶性混合物，也就是含有氢、氧、碳或是氢、氧、硫的二价铜盐。这里“二价”指的是铜的价态或者说是铜的一种可能的外层电子排布形式。

多亏有了这层仅有0.25厘米厚的铜绿作为自由女神像的“皮肤”，使她的整体在最初的100年中只被腐蚀了5%而已。修补者们替换了女神像外层大约1%的铜，并预先用化学手段使这些铜老化，目的是为了与现有的铜绿相协调和加速这些新铜的氧化。

一批来自美国电话电报公司（AT&T）所属的贝尔实验室（位于美国新泽西州默里山）的科学家们作为女神像的“肌肤护理顾问”而被召集到了一起。他们向女神像表面喷涂取自一座被拆除的钟楼屋顶的铜锈颗粒，这些颗粒与自由女神像的表面很相衬并能很好地附着于其上。人们期望这些铜颗粒能生长出足够多的新铜绿来覆盖女神像表面的条斑。这些条斑也是个问题。目前，人们认为这些条斑可能是亲水的真菌或者霉菌，但连女神像的看守者们也不确定为何在有条斑的部位聚集的水分也会比其他部位多。