W odniesieniu do zabytków architektury i budownictwa badania konserwatorskie obejmują zazwyczaj wykonanie odkrywek stratygraficznych oraz badania pobranych próbek w celu określenia oryginalnej techniki wykonania, sposobu wykończenia oraz kolorystyki poszczególnych elementów i detali architektonicznych elewacji, wnętrz, wystroju i wyposażenia budowli zabytkowej. W ramach badań konserwatorskich często wykonuje się także specjalistyczne badania laboratoryjne próbek pobranych z poszczególnych elementów zabytkowej budowli, dokonując oceny ich rozmaitych właściwości fizyko-chemicznych. W wielu przypadkach dopiero taka szczegółowa analiza chemiczna umożliwia konserwatorom dzieł sztuki dobór właściwej technologii oraz dopasowanie najlepszych materiałów do wykonania uzupełnień czy rekonstrukcji uszkodzonych fragmentów zabytkowej budowli.
Nie inaczej jest w przypadku badań konserwatorskich zabytków ruchomych, takich jak obrazy. Ustalenie, z jakich konkretnych składników chemicznych – pigmentów i spoiw – powstała konkretna farba, jest warunkiem koniecznym przeprowadzenia prawidłowej konserwacji. Wiedza taka umożliwia konserwatorom wykluczenie ewentualnych błędów przy doborze materiałów i metod konserwacji, tak aby nie rozpuścić lub nie zetrzeć pierwotnego malowidła podczas usuwania późniejszych przemalowań czy kolejnych warstw werniksów z obrazu. Oprócz klasycznej metody stratygraficznej, skomplikowanych badań fizycznych i chemicznych pobranych próbek, konserwatorzy dzieł sztuki mogą obecnie wykorzystywać także rozmaite, nieniszczące metody badań obiektów zabytkowych.
Wraz z rozwojem nauki i techniki stale rozszerza się również paleta metod badawczych wykorzystywanych obecnie do konserwatorskiej analizy zabytków – są to między innymi:
Po skonfrontowaniu i zestawieniu wyników wszystkich metod badawczych (zastosowanych w zależności od potrzeb oraz stopnia skomplikowania struktury badanego zabytku) możliwe jest dokonanie właściwej oceny stanu zachowania zabytku, określenie zastosowanych w nim pierwotnie materiałów i technologii, czy zidentyfikowanie wcześniejszych ingerencji oraz uzupełnień. Wszystkie te metody służą zatem rozpoznaniu struktury budowy zabytku, ocenie oryginalności jego poszczególnych elementów, a w końcu świadomemu i właściwemu doborowi optymalnej metody jego konserwacji czy restauracji.
Bardzo ważnym elementem badań konserwatorskich jest właściwe dokumentowanie samego procesu badawczego. Podstawowym wymogiem jest więc prowadzenie szczegółowej dokumentacji przebiegu badań konserwatorskich w formie opisowej, graficznej i fotograficznej oraz opracowanie wyników tych badań w taki sposób, aby umożliwiał on jednoznaczną identyfikację i dokładną lokalizację przestrzenną wszystkich czynności, użytych materiałów oraz dokonanych odkryć. Dokumentacja z przeprowadzonych badań konserwatorskich powinna zawierać między innymi: opracowanie historii obiektu; analizę stanu zachowania zabytku z określeniem przyczyn uszkodzeń i zniszczeń; przedstawienie zastosowanych metod badawczych; przedstawienie dokładnej lokalizacji wykonania odkrywek in situ (na obiekcie) i pobrania próbek do badań; sformułowanie wyników badań w formie opisowej i graficznej – obejmujących analizę materiałów i technik wykonania zabytku, w tym stratygrafii warstw technologicznych, graficzne przedstawienie chronologicznego układu warstw, waloryzację poszczególnych warstw (wartościowanie, ocena pod kątem oryginalności) oraz określenie pierwotnej kolorystyki badanych elementów.
Wyniki przeprowadzonych badań konserwatorskich powinny wreszcie stanowić podstawę do sformułowania wytycznych konserwatorskich, co do dalszego sposobu postępowania z zabytkiem oraz do opracowania optymalnego programu prac konserwatorskich, a w razie potrzeby także programu prac restauratorskich. Zgodnie z art. 36 ust. 1 pkt 3 ustawy z dnia 23 lipca 2003 r. o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami prowadzenie badań konserwatorskich przy zabytku nieruchomym wpisanym do rejestru zabytków wymaga uzyskania pozwolenia wojewódzkiego konserwatora zabytków. Procedurę wydawania pozwoleń reguluje rozporządzenie Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego z dnia 27 lipca 2011 r. w sprawie prowadzenia prac konserwatorskich, prac restauratorskich, robót budowlanych, badań konserwatorskich, badań architektonicznych i innych działań przy zabytku wpisanym do rejestru zabytków oraz badań archeologicznych, zmienione rozporządzeniem Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego z dnia 13 marca 2015 r. W rozporządzeniu określone zostały także kwalifikacje, jakie powinny posiadać osoby uprawnione do prowadzenia badań konserwatorskich przy zabytkach wpisanych do rejestru zabytków. Zgodnie z § 22 rozporządzenia badania konserwatorskie może prowadzić, w zakresie specjalności określonej w dyplomie ukończenia studiów, osoba, która posiada tytuł zawodowy magistra uzyskany po ukończeniu studiów wyższych: -na kierunku konserwacja i restauracja dzieł sztuki lub -w specjalności w zakresie konserwacji zabytków – oraz odbyła po ukończeniu tych studiów co najmniej 12-miesięczną praktykę zawodową w zakresie konserwacji lub badania zabytków wpisanych do rejestru zabytków. W dziedzinach nieobjętych programem studiów wyższych, prace konserwatorskie, prace restauratorskie oraz badania konserwatorskie może prowadzić osoba, która posiada: - świadectwo ukończenia szkoły średniej zawodowej oraz tytuł zawodowy albo wykształcenie średnie i dyplom potwierdzający posiadanie kwalifikacji zawodowych w zawodach odpowiadających danej dziedzinie lub dyplom mistrza w zawodzie odpowiadającym danej dziedzinie – oraz odbyła co najmniej 5-letnią praktykę zawodową w zakresie konserwacji lub badania zabytków wpisanych do rejestru zabytków.