Unverzichtbar für die Beurteilung des Zustands und der Entstehungsgeschichte der Gemälde ist ihre kunsttechnologische Untersuchung. Im Germanischen Nationalmuseum erfolgt die umfassende technologische Untersuchung und Dokumentation der Gemälde im Institut für Kunsttechnik und Konservierung (IKK).

In Vorbereitung auf die Untersuchungen wird von jedem Gemälde eine digitale Gesamtaufnahme aller Ansichten erstellt. Die Untersuchung des materiellen Bestands umfasst die Anfertigung und Analyse von Gesamt-Röntgenaufnahmen und Gesamt-Infrarotaufnahmen, die Flächenuntersuchung im Auf- und Streiflicht, unter UV-Strahlung und mit dem Stereomikroskop sowie die Anfertigung von Detail- und Mikroskopaufnahmen.

Da die Röntgenstrahlung das gesamte Gefüge der Gemälde durchdringt, ermöglicht die Röntgenaufnahme Aussagen zur Konstruktion der Tafeln. Mittels Infrarotreflektographie kann in vielen Fällen die unter den Farbschichten liegende Unterzeichnung der Bilder sichtbar gemacht werden, die reflektierte UV-Strahlung verdeutlicht gealterte Firnisse und Retuschen. Unter der Vergrößerung des Stereomikroskops werden Farbaufbau Phänomene der Alterung nachvollziehbar. In der Kombination aus Mikroskopie und Röntgenfluoreszenzanalyse können die Blattmetalle Gold, Silber und Zwischgold bestimmt werden, die zur Verzierung der Gemälde eingesetzt wurden.

Bei gezielten Fragestellungen werden den Gemälden mikroskopisch kleine Proben entnommen. So können die Hölzer der Bildtafeln und der originalen Rahmen sowie das Fasermaterial bestimmt werden, mit dem die Tafeln kaschiert wurden. Proben aus der Bildschicht, in Kunstharz eingebettet und zu Querschliffen präpariert, dienen der weiteren Analyse des Schichtenaufbaus. In Einzelfällen erfolgt die Bestimmung von Alter und Herkunft der Hölzer mittels Dendrochronologie und Dendroprovenancing.