ازجمله آرایه‌های معماری امام‌زاده حسین(ع) قزوین که می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در اختیار پژوهشگران قرار دهد، بخش‌های باقی‌مانده از دیوارنگاره‌های بناست. با توجه به این‌که در دورۀ دوم حکومت صفویان قزوین پایتخت بوده، مطالعۀ بناهای دوره‌های صفویه و قاجاریۀ این شهر می‌تواند از اهمیت بالایی برخوردار باشد. نسبت به آثار تاریخی موجود، مطالعات اندکی درخصوص شناخت فنی لایه‌های دیوارنگاره‌های تاریخی صورت گرفته است. در پژوهش پیشِ‌رو، شناسایی و شناخت رنگ‌دانه‌های مربوط به دیوارنگاره‌های باقی‌ماندۀ این بنا مدنظر بوده که درکنار آن، لایه‌های طلایی‌رنگ هم موردمطالعۀ علمی قرار گرفته است. هم‌چنین جهت تکمیل اطلاعات فنی دیوارنگاره‌ها، ملات لایه‌های آستر و بستر در زیر رنگ نیز ازنظر ساختاری و ترکیبات شیمیایی مطالعه شده است. برای شناسایی رنگ‌دانه‌های به‌کاررفته در دیوارنگاره‌ها و هم‌چنین مواد استفاده شده در ملات‌ لایه‌های زیرین دیوارنگاره و ملات کف بنا، ویژگی‌های هیدرولیکی و ترکیبات معدنی و شیمیایی ملات از XRD, SEM-EDS و میکروسکوپ دیجیتال استفاده شده است. در نتیجۀ مطالعات مشخص شد که لایه‌چینی اجرا‌شده در دیوارنگاره‌های این بنا از مخلوط گچ و گل سرخ (گل ارمنی، گل هرمز) ساخته شده است. یک لایۀ بوم‌کنندۀ سفید برروی لایه‌چینی استفاده کرده است که روی آن ورق طلا با ناخالصی کم مس اجرا شده است. در دیوارنگاره‌های مورد مطالعه سه نوع ورق طلا اجرا شده است. رنگ سبز، مخلوطی از رنگ‌دانۀ زرنیخ با آبی لاجورد و آبی پروس؛ رنگ سبز-آبی، مخلوطی از رنگ‌دانۀ سبز سیلو با سفید لیتوپون؛ رنگ آبی، مخلوطی از رنگ‌دانۀ لاجورد و آبی پروس به‌همراه سفیداب شیخ؛ رنگ قرمز، مخلوطی از قرمز اخرا و زرنیخ نارنجی؛ پرکنندۀ لایۀ تدارکاتی، مخلوطی از هانتیت و سفیداب شیخ؛ رنگ سیاه قلم‌گیری، مخلوطی از رنگ سیاه کبالت و رنگ سیاه آهن است. هم‌چنین ساختار و ترکیبات ملات‌ها شناسایی شد.