Între 2018 și 2020, Cazinoul a trecut printr-o amplă etapă de cercetare și analiză care a scos la iveală urme importante ale construcției inițiale, ceea ce a permis reconstituirea exactă a volumelor, a fațadei spre mare și a decorului Art Nouveau.
Expoziția Cazinoul: Istoria unei Renașteri pune în lumină importanța istorică și inovațiile structurale ale Cazinoului, fiind o adevărată provocare inginerească pentru o construcție de început de secol XX. Cazinoul a fost una dintre primele clădiri din România construite din beton armat – un material nou și revoluționar pentru acea perioadă, care anunța intrarea arhitecturii românești în modernitate. Astfel, în Sala Oglinzilor aflată la etajul Cazinoului, cu vedere înspre mare, tavanul de 255 de metri pătrați a fost realizat fără niciun stâlp de susținere – o performanță tehnică impresionantă pentru acea vreme.
Tot din documentarea expoziției, publicul poate parcurge etapele ultimei restaurări de unde poate afla informații valoroase despre forma actuală a Cazinoului. De exemplu, din motive ce au depins de starea avansată de degradare, tavanul Sălii de Bal a fost înlocuit complet, doar grinzile principale fiind cele originale. Un alt capitol al expoziției vorbește și despre refacerea elementelor decorative de pe fațadele și interiorul clădirii și documentează procesele de restaurare cu o serie de imagini din timpul lucrărilor. În spiritul redării cât mai fidele a Cazinoului în versiunea sa imaginată de arhitectul Daniel Renard în 1910, echipele de experți implicați în proces au lucrat conform documentelor de arhivă, respectând forma, detaliile și cromatica originală.