La valutazione dell'effettivo stato di conservazione dell'opera d'arte permette una corretta impostazione del progetto di restauro. Le immagini diagnostiche costituiscono una documentazione che valorizza la professionalità del restauratore e che garantisce alla committenza un procedimento accurato e consapevole, sostenuto dall'evidenza scientifica. Le immagini diagnostiche diventano un corredo delle operazioni e delle relazioni di restauro, valorizzandolo ulteriormente nel caso di pubblicazioni.
La lettura in profondità del dipinto permette di conoscere la successione delle operazioni caratteristiche del processo creativo. Si identificano cioè la fase iniziale dell'impostazione grafica e le successive stesure degli strati pittorici che costituiscono l'opera. Un notevole risultato consiste nell'individuazione di immagini dipinte in precedenza e successivamente occultate o modificate dall'artista, ossia i pentimenti. I pentimenti entrano a far parte della valutazione stilistica dell'opera insieme con la qualità della pennellata e con l'abilità nella resa di effetti cromatici e compositivi, risultato dalle sovrapposizioni degli strati pittorici, comunemente indicati come "costruzione del dipinto". In merito alla valutazione stilistica dell'opera le analisi entrano quindi in gioco nel riconoscere lo stile nella costruzione del dipinto ed i materiali impiegati, nonché nel distinguere, come spesso accade, un originale dalla copia.
La riflettografia infrarossa, ad esempio, permette di osservare in tempo reale l'opera d'arte su lunghezze d'onda non percepibili dall'occhio umano (800-2000 nanometri). Grazie alla peculiarità delle radiazioni infrarosse si rendono visibili in trasparenza alcuni strati pittorici, mettendo in evidenza elementi non apprezzabili ad occhio nudo. Risulta quindi possibile condurre una disamina accurata delle zone scure ed offuscate, rilevare scritture o firme altrimenti illeggibili, individuare pentimenti e disegno preparatorio, valutandone i tratti stilistici. La riflettografia infrarossa contribuisce, inoltre, alla determinazione dell'effettivo stato di conservazione dell'opera, rilevando stuccature, interventi pittorici di restauro e ridipinture.
Con la fluorescenza ultravioletta si individuano chiaramente ritocchi pittorici di restauro altrimenti difficilmente visibili e si valuta
l'effettiva appartenenza a periodi più o meno antichi dei pigmenti che costituiscono la policromia. Il risultato consiste in una mappatura degli
interventi pittorici di restauro subiti dall'opera ed una loro caratterizzazione cronologica. Si può infine determinare la presenza di vernici
antiche mai rimosse.
Nella valutazione dell'opera d'arte si può dunque avere il supporto di aspetti non visibili ad occhio nudo e
discriminare invece caratteristiche ben visibili - l'"aspetto esteriore" dell'opera - ma presenti a causa di successivi rimaneggiamenti o ritocchi
pittorici di restauro.
Attraverso le analisi diagnostiche si ricava una mappatura delle ridipinture grazie alla diversa risposta dei differenti materiali impiegati in origine, rispetto a quelle dei ritocchi. Attraverso la radiografia si può, inoltre, stabilire il motivo per il quale sono state eseguite le ridipinture: cadute di colore, abrasioni, cambiamenti di iconografia e ammodernamenti, falsificazioni.
