В статье дается обзор 50-летней истории изучения древнерусской монументальной живописи в лаборатории физико-химических исследований ГОСНИИР. В ней рассматриваются стенописи памятников ЮНЕСКО и Федерального значения XII – XVIII вв. Среди них — Софийский собор в Новгороде, Рождественский собор Ферапонтова монастыря, церковь Николы Надеина в Ярославле и другие сохранившиеся и утраченные храмы Новгорода, Калязина, Ростова, Ярославля и Москвы. Также приводятся некоторые результаты, представленные в неопубликованных отчетах лаборатории. Все эти достижения были сделаны благодаря специалистам ГОСНИИР и особенно Ю. И. Гренбергу — основоположнику исследовательской деятельности в этом направлении, стоявшему у истоков естественнонаучных методов исследования богатого стенописного наследия Древней Руси. При этом отмечается, что одним из важных элементов исследования монументальной живописи было и остается не только определение материалов и техники исполнения, но и источниковедческие изыскания, а также изучение иконографических и стилистических особенностей памятников.