Dans certains cas, le restaurateur sera amené à proposer une étude préalable - un travail plus complet et plus long, pratiqué le plus souvent dans le domaine de la peinture murale. Il tentera notamment de reconstituer l'histoire matérielle de l'œuvre, en essayant de comprendre l’enchaînement des principaux événements (création, détériorations, modifications, campagnes de restaurations).Ce travail repose sur la comparaison entre les observations effectuées, les résultats d'analyses et les informations historiques connues. Il requiert, à cet égard, la mise à disposition de l'ensemble de la documentation existante (écrits historiques, archives, photographies, anciens rapports de restauration etc.) L'examen préalable peut être complété par la réalisation de tests (tests de nettoyage, tests de refixage) et par la mise au point des protocoles de restauration.

Pour compléter l'examen à l’œil nu, on utilise le microscope binoculaire et différents types d'éclairages : direct, rasant, ultra-violet ou encore infrarouge. Des photographies scientifiques peuvent être réalisées pour enrichir le dossier de l'œuvre. Dans certains cas, il est opportun de faire appel à un laboratoire spécialisé pour démêler certaines questions, proposer une datation, évaluer des altérations invisibles en surface etc. On peut obtenir de nombreuses informations par des techniques d'examens instrumentales (la radiographie, la réflectographie IR, la thermographie IR etc. Les analyses de la matière (par MEB, IRTF, MFX, LIBS etc. permettent d'identifier les pigments, les liants et les vernis. Les coupes stratigraphiques, réalisées sur prélèvements, permettent de visualiser l'agencement des différentes couches de peinture.