Pauligin huvilan rakennushistoriaselvitys tehtiin tuleviin korjauksiin liittyvän päätöksenteon tueksi, kun rakennuksen omistava Helsingin kaupunki pohti väliaikaiskäytössä olleen rakennuksen tulevaa käyttöä. Alun perin Humlevikin huvilana tunnetun rakennuksen rakennutti leipurimestari ja liikemies Gustaf Ulrik Sandberg perheensä vapaa-ajan asunnoksi vuonna 1873. Rakennus sijaitsee nykyisessä Sibeliuksen puistossa, jonka paikalla oli 1800-luvulla useita huvilatontteja.
Suunnitelmat laati valtakunnallisesti nimekäs arkkitehti Frans Anatolius Sjöström. Tyyliltään puinen rakennus edusti 1800-luvulla Euroopasta Suomeen levinnyttä kansainvälistä romanttista huvila-arkkitehtuuria.
Ensimmäisen kerroksen pääsali kuuluu rakennuksen vanhimpaan osaan.
Huvila siirtyi vuonna 1886 Pauligin suvulle, jonka mukaan rakennus nykyään tunnetaan. Rakennusta muokattiin ja laajennettiin vuosina 1890 ja 1922. Vuonna 1932 Helsingin kaupunki osti rakennuksen, joka on sen jälkeen toiminut muun muassa sairaalan hoitajien asuntoina ja nuorisotiloina.
Rakennuksen käyttö- ja muutoshistoriaa tutkittiin arkisto- ja kirjallisuustutkimuksen avulla. Tärkeimpiä arkistolähteitä olivat Helsingin kaupunginarkiston Sinetti-tietokanta sekä huvilalla säilytetyt peruskorjaussuunnitelmat. Rakennus inventoitiin ja sen nykytila dokumentoitiin valokuvin ja muutoskaavioin.
Pauligin huvila on merkittävin säilynyt rakennus Humlevikin huvilatontista, jolla aikanaan sijaitsi useita oheisrakennuksia. Myös ympäröiviä 1800-luvun huviloita on purettu 1930-luvulta lähtien rakennettujen uusien kortteleiden tieltä, ja vain viheryhteys liittää Pauligin huvilan osaksi Meilahden paremmin säilynyttä huvila-aluetta. Itse rakennus on säilynyt suhteellisen vähäisin muutoksin huolimatta huvilan 150 vuoden aikana useasti muuttuneesta käyttötarkoituksesta.
