Aufgabe der Bauforschung ist es, die Entstehungs-, Umbau- und Nutzungsgeschichte eines Kulturdenkmals zu analysieren, denn das Bauwerk selbst stellt eine wesentliche Geschichtsquelle dar.

Zu den Instrumenten der Bauforschung gehören das verformungsgerechte Bauaufmaß (Bauaufnahme) und die bauhistorische Befundanalyse, mit deren Hilfe sich die historische Struktur eines Gebäudes mit seinen verschiedenen Bauphasen entschlüsseln lässt. Um seine Entstehungszeit herauszufinden, kommen neben stilistisch-typologischen Vergleichen auch naturwissenschaftliche Methoden zum Einsatz, wie die Dendrochronologie (Jahrringmethode). Historische Schrift-, Plan- und Bildquellen können darüber hinaus weitere wertvolle Erkenntnisse liefern, ebenso wie die Auswertung restauratorischer Befunde in Zusammenarbeit mit dem Fachdienst Restaurierung.

Der Fachdienst Bauforschung berät die Referentinnen und Referenten der Landesdenkmalpflege sowie Eigentümer und Planer hinsichtlich der Methoden zur Klärung bauhistorischer Fragestellungen. In Ausnahmefällen führt der Fachdienst selbst Bauaufnahmen, bauhistorische und dendrochronologische Untersuchungen durch. Die Ergebnisse der Bauforschung schaffen eine wichtige Grundlage für denkmalfachliche Entscheidungen. Darüber hinaus geben sie Hinweise für die interdisziplinäre Arbeit am Kulturdenkmal. Aus der Baugeschichte heraus können sich planungs- und erhaltungsrelevante Fragestellungen klären lassen, zum Beispiel die Ursache von Rissen und Setzungen oder unterschiedlichen Erhaltungszuständen. Daher steht die Bauforschung am Beginn eines Projektes, bildet jedoch baubegleitend oft eine sinnvolle Ergänzung.

Zu den Aufgaben des Fachdienstes gehört es auch, landesweit einheitliche Standards für die Qualitätssicherung in der Bauforschung sicherzustellen. Die Bauforschung betreut darüber hinaus das Archiv der bauhistorischen Dokumentationen, das Planarchiv mit etwa 70.000 Plänen und die Sammlung historischer Baumaterialien. Über Publikationen und Tagungen werden die Ergebnisse der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Restauratorische Maßnahmen tragen dazu bei, den Erhalt eines Kulturdenkmals langfristig zu sichern. Darüber hinaus sollen sie dessen Wahrnehmung, Wertschätzung und Verständnis fördern.

Die Restauratoren der Landesdenkmalpflege bearbeiten in enger Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Praktische Denkmalpflege Fragestellungen zur Konservierung und Restaurierung. Im Vordergrund steht dabei, den Zustand der Substanz zu stabilisieren und zu verbessern sowie Schadensprozesse zu minimieren. Arbeitsschwerpunkte sind alle Bestandteile eines Baudenkmals, sowohl an dessen Außenbau mit Stein-, Putz- und Fachwerkfassaden, als auch im Inneren mit wandfesten und mobilen Ausstattungsstücken wie Wandmalereien, Stuck, historischen Buntglasfenstern, Tapeten, Leinwand- und Tafelbildern etc. Auf der Grundlage von Untersuchungen am Objekt, Archivrecherchen und wissenschaftlichen Analysen werden Konservierungs- und Restaurierungskonzepte entwickelt, die dann in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit den Projektpartnern umgesetzt werden.

Der Fachdienst Restaurierung bereitet restauratorische Projekte konzeptionell vor. Im Anschluss koordiniert und begleitet er die Arbeit selbständiger Restauratoren, denen die Untersuchung und Durchführung konservatorischer Maßnahmen anvertraut wurde. Der Hauptakzent liegt auf der Erstellung von Gutachten und Konzepten sowie der fachlichen Beratung vor Ort. Zustands- und Schadensbeurteilungen, Empfehlungen zu Konservierungs- und Restaurierungsmaßnahmen, zur Pflege und Wartung sowie zum Raumklima gehören ebenfalls zum Beratungsangebot. Während der Durchführung von Maßnahmen steht der Fachdienst Denkmaleigentümern, Planern und Restauratoren beratend zur Seite.

Neben der Erhaltung ist die Erforschung der Denkmäler eine wichtige Aufgabe des Fachdienstes. Restauratorische Untersuchungen schaffen die Grundlage für den qualifizierten Umgang mit der historischen Substanz und tragen dazu bei, dem Kulturdenkmal sein historisches, möglichst authentisches Erscheinungsbild wiederzugeben. Grundsätzlich bleiben Alterungsspuren, die oftmals Rückschlüsse auf Herstellungsweise und historische Veränderungen gestatten, als Teil der individuellen Objektgeschichte erhalten. In der Gesteins- und Putzanalytik arbeiten die Restauratoren der Landesdenkmalpflege eng mit dem Institut für Steinkonservierung e. V. Mainz zusammen.