Als Museumsdirektor und Kunsthistoriker unternahm Waagen zahlreiche Studien- und Ankaufsreisen in Europa, teilweise auch zur Katalogisierung europäischer Kunstsammlungen. Als Hochschullehrer der modernen Kunstgeschichte legt Wagen mit seinem theorisch-methodischem Konzept die Grundlage einer wissenschaftlichen Kunstgeschichte. Waagens Arbeiten sind heute vor allem als sammlungsgeschichtliche Informationsquellen über privaten Kunstsammlungen des 19. Jahrhunderts interessant. Er veröffentlichte u.a.: Verzeichniß der Gemälde-Sammlung des Königlichen Museums zu Berlin (1830); Kunstwerke und Künstler in England und Paris (1837-39); Treasures of art in Great Britain (3 Bde., 1854-57); Handbuch der deutschen und niederländischen Malerschulen (3 Teile, 1862).