Die historische Bauforschung ist am DAI an unterschiedlichen Standorten methodisch und personell verankert. Durch die genaue Vermessung und Analyse baulicher Befunde können die ursprüngliche Gestalt eines Bauwerks, aber auch seine Planung, Errichtung, Unterhaltung, Vernachlässigung und Zerstörung rekonstruiert werden. Während die unterschiedlichen Abteilungen des DAI jeweils konkrete geographische Schwerpunkte haben, betreibt das Architekturreferat als Querschnittsreferat an der Zentrale von Berlin aus bauhistorische Grundlagenforschung in unterschiedlichen Ländern.

Bauforscherinnen und Bauforscher arbeiten auf unterschiedlichen Maßstabsebenen und mit ganz unterschiedlichen Baubefunden – vom dislozierten Bauglied im Museumsmagazin bis zum urbanistischen Kontext. Den Anfang bildet stets die sorgfältige Untersuchung der Befunde, um sie als historische Quelle wissenschaftlich zu erschließen. Auf dieser Basis werden historische Bauten und Bauprozesse rekonstruiert und in ihren historischen Kontext eingeordnet. Diese Kompetenz und diese Ergebnisse bringt die Bauforschung in die altertumswissenschaftliche Forschung ein.

Die an den historischen Befund gestellten Fragen spiegeln zeitgenössische Fragestellungen. Einen tradierten Schwerpunkt der archäologischen Bauforschung bildet das Studium von Bauten und Baugliedern aus dauerhaften Materialien wie Werksteinen und Ziegeln, da diese im archäologischen Befund dominieren und Spuren ihrer Bearbeitung gut konservieren. Insbesondere das Studium von Bauprozessen rückt aber zunehmend auch ephemere Baumaterialien wie Holz in den Fokus.