Wegen der besonderen Bedeutung des Engels-Hauses wurde nach der Schließung des Museums im November 2016 eine umfangreiche Bauforschung durchgeführt – die erste in Wuppertal überhaupt. Restaurator*innen begutachteten Stein und Raumfassung (Putz und Stuck), Holz (Fachwerk, Fenster, Treppen etc.), Tapeten sowie Metall (Geländer und Gitter). Dazu wurden punktuell Öffnungen in das Gebäude eingebracht und Schichten abgetragen.

In Zusammenarbeit mit den Restaurator*innen, der Unteren Denkmalbehörde und dem Gebäudemanagement der Stadt Wuppertal (GMW) erstellte ein auf Denkmalschutz spezialisiertes Architekturbüro bis zum Jahresende 2017 ein ausführliches Gutachten. Das Team fand unter anderem heraus, was vorher nicht bekannt gewesen war: Das in Fachwerkbauweise mit Lehmausfachungen und Lehmputz errichtete und mit Schiefer verkleidete Haus hat seit seiner Errichtung im Jahr 1775 bis zu seiner Eintragung in die Denkmalliste 1992 mehrere zum Teil tiefgreifende Umbauphasen erlebt.

Ursprünglich war das Haus als Vertreter eines zu dieser Zeit weit verbreiteten, schlichteren Fachwerkhaustyps erbaut worden. Bereits um 1800 – die Familie Engels war mittlerweile zu Wohlstand gekommen – fand jedoch der erste wichtige Umbau statt. Damals wurde zum Beispiel die ursprüngliche Dreiteilung der Räume an den Giebelseiten links und rechts der Mittelachse zugunsten größerer, repräsentativer Räume verändert.

Aus dieser Zeit stammt auch die Ausstattung des aus zwei Räumen bestehenden Tapetenzimmers im ersten Obergeschoss.

Nach dem Verkauf des Hauses an die Familie Kannegießer im Jahr 1860 wurden Ende des 19. Jahrhunderts zum zweiten Mal wichtige Umbauten durchgeführt, in deren Zuge das Gebäude zum Beispiel um einen kleinen Anbau erweitert wurde. Anfang des 20. Jahrhunderts gab es eine weitere Umbauphase, die sich unter anderem an Bimsausmauerungen für Gefache ablesen lässt. Nach dem Erwerb durch die Stadt Wuppertal 1963 fanden schließlich von 1967 bis 1970 umfangreiche Umbau- und Sanierungsarbeiten statt. So wurden zur Sicherung der Statik Stahlkonstruktionen eingebracht, weil die Entfernung von tragenden Wänden bei früheren Umbauten dazu geführt hatte, dass sich Holzbalkendecken durchbogen.

Zur Vorbereitung der Bauforschung und der Planung wurden nach dem Rückbau von Bauteilen, die nicht zum historischen Bestand gehörten, Laserscans sowohl vom Inneren des Gebäudes als auch von seiner Außenhülle durchgeführt. Der dabei gewonnenen digitalen „Punktwolke“ können die Lage und die Maße von Bauteilen entnommen werden. Von den Fassaden und ausgewählten Räumen wurden verzerrungsfreie Fotos erstellt.

Die Kosten für die Bauforschung schlugen mit rund 500.000 Euro zu Buche.