Nach ihrer Zerstörung im Jahr 1288 verfiel die Isenburg immer mehr. In der Vorburg wurde ein kleiner Bauernkotten errichtet. Um 1900 waren nur noch wenige Mauerstücke zu sehen, der Rest lag unter einer dicken Schicht aus Trümmern und Erde. In der Hauptburg gab es ein Ausflugslokal mit Terrasse und Festsaal.
1927 begannen unter der Leitung von Ernst Kahrs, dem Leiter des Essener Ruhrlandmuseums, die archäologischen Grabungen. Bis 1933 wurden die Hauptburg und der östliche Teil der Vorburg freigelegt. Erst jetzt stellte man fest, wie die Burg im Mittelalter ungefähr ausgesehen haben könnte. Bis 1939 wurden die freigelegten Mauerreste gesichert und auf den alten Fundamenten die Mauern der Hauptburg neu errichtet. So konnte jeder die Gebäude als Burg erkennen.
Viele der heute sichtbaren Teile der Hauptburg stammen also aus dem 20. Jahrhundert. Die Vorburg wurde nicht weiter erforscht. 1975 - 1979 fanden nochmals kleinere Untersuchungen und Sicherungsarbeiten durch eine Gruppe von Schülerinnen und Schülern unter der Leitung von Erich Schumacher (Ruhrlandmuseum) statt. Bei den Ausgrabungen kamen zahlreiche Objekte zum Vorschein, die heute im Ruhrlandmuseum Essen liegen. Diese Gegenstände geben Auskunft über das Leben auf der mittelalterlichen Burg.
Es sind zum Beispiel Scherben von Krügen, Bechern und Töpfen aus Keramik, Knochen von Tieren, Werkzeuge und Baumaterial aus Eisen, Werkzeuge zum Herstellen von Garn, ein Messergriff aus Elfenbein (Die Schöne von der Isenburg), Reitzubehör, zum Beispiel eine verzierte Riemenschnalle aus Buntmetall, Kleidungsstücke wie etwa Gürtelschnallen aus Metall. Geschossspitzen und Schleuderscheiben zeigen die kriegerische Seite des Burglebens.
