Nach einem furiosen wirtschaftlichen Aufschwung herrschte damals industrielle Hochkonjunktur in Deutschland. Allein in den 1890er Jahren entstanden mehr als 70 neue Schachtanlagen im Ruhrrevier. In Konkurrenz zueinander wollten die großen Bergbaugesellschaften ihren Führungsanspruch jeweils durch den Bau von besonders qualitätsvollen Musterzechen mit Vorbildcharakter unterstreichen. Viele dieser neuen Bergwerke entstanden als Gesamtkunstwerke, als Bauensembles aus einem Guss. Die einzelnen Gebäude wurden planvoll einander zugeordnet, die Fassaden harmonisch gestaltet und aufwendig verziert.

Zollern II/IV entstand als Musterzeche der damals größten deutschen Bergwerksgesellschaft. Im Vorfeld der entscheidenden Planungen stellte die GBAG mit Paul Knobbe einen renommierten Architekten ein. Er schmückte die Schaufassaden der Zeche mit prachtvollen neugotischen Staffelgiebeln. Beim Verwaltungsgebäude, dem Sitz der Zechenleitung, sollte diese „Beeindruckungsarchitektur“ das Repräsentationsbedürfnis der Bergwerksgesellschaft im nationalen und internationalen Geschäftszusammenhang unterstreichen, im Fall der monumentalen Lohnhalle den Autoritätsanspruch der Zechenleitung gegenüber ihrer Belegschaft.

Im April 1902 legte Knobbe auch für die Maschinenhalle der neuen Zollern-Zeche einen Entwurf vor. Dabei dekorierte er die Außenwände mit Ziegelfriesen, Ziergiebeln und Zinnen deutlich reicher, als dies bei solchen Hallen damals üblich war. Auf diese Weise wollte er offenbar die zentrale Bedeutung des Bauwerks für einen modernen, leistungsstarken Zechenbetrieb betonen.

Bei der Entscheidung für eine Maschinenhalle aus Stahlfachwerk spielte vermutlich die Erwartung einer kurzen Bauzeit eine wichtige Rolle, denn die GBAG stand in der Pflicht, die reguläre Förderung innerhalb weniger Monate aufzunehmen.  Die Zechengesellschaft unterlief dann aber ihren eigenen Zeitplan, indem sie bei der Maschinenhalle einen besonders großen Gestaltungsaufwand wünschte. Ein erster, schlichter Entwurf der GHH musste mehrfach nachgebessert werden. Hierbei widmete sich der nachträglich zugezogene Architekt Bruno Möhring aus Berlin vor allem dem repräsentativen Querhaus, das er durch Farbfenster mit Mosaikbahnen und durch ein kunstvolles Jugendstil-Portal überaus qualitätsvoll schmückte. Ein solches Portal gibt es kein zweites Mal in einem Industriebau in Europa!

Im Innenraum zielt die zentrale Blickachse von diesem Prachtportal aus direkt auf die elektrische Schaltwand aus Marmor, die vor der gegenüberliegenden Querschiffwand auf einem mehrstufigen Podest steht, dominiert von einer schön gestalteten Jugendstil-Uhr. Von hier aus wurde der gesamte technische Zechenbetrieb gesteuert. Diese Anordnung verklärt die elektrische Energie, denn Zollern II/IV war die erste voll elektrifizierte Zeche des Ruhrbergbaus. Die GBAG hatte bei der technischen Planung sämtliche zu beschaffenden Maschinen nach und nach von Dampfantrieb auf elektrischen Strom umgestellt. Von dieser Modernisierung erhoffte man sich eine erhebliche Reduzierung der Betriebskosten.

Ein besonderes Augenmerk galt dabei der Fördermaschine von 1902. Hierbei handelt es sich um die erste elektrisch betriebene Hauptschacht-Fördermaschine im europäischen Bergbau.

An kleineren Blindschächten waren bereits in den 1890er Jahren vereinzelt kleine elektrische Fördermaschinen in Einsatz. Bei Hauptschächten, wo tonnenschwere Gewichte in kurzer Zeit beschleunigt werden mussten, galt eine elektrisch betriebene Förderung im Vergleich zur Dampfmaschine damals als zu risikoreich. Der enorme Energiebedarf beim Anfahren hätte regelmäßig zum Zusammenbruch der wenig leistungsfähigen Zechenstromnetze geführt.

Mit Inbetriebnahme der Fördermaschine von Schacht Zollern II galt dieses Problem kurz nach Beginn des 20. Jahrhunderts als bewältigt. Die technische Lösung bestand in einer  Kombination einer von dem Amerikaner Harry Ward (1861–1915) im Jahre 1891 patentierten Schaltung mit dem von Karl Ilgner (1862–1921) entwickelten Schwungradumformer. Damit konnten die Spannungsschwankungen auf ein tolerables Maß gesenkt werden.

Zollern II/IV zählte nicht zu den Großzechen des Reviers, sondern entwickelte sich zu einem klassischen Familienpütt. Die Belegschaftszahl schwankte zumeist zwischen 1500 und 2500 Beschäftigten.

Die Betriebsgeschichte verlief wenig spektakulär. Beim Tagesbetrieb wurde bald eine Reihe von technischen Planungsmängeln offenkundig, die dem Anspruch einer Musterzeche zuwiderliefen. 1930 beschloss die GBAG, die Kohlenförderung mehrerer Grubenfelder im Dortmunder Westen künftig in einem neu abzuteufenden Zentralschacht Germania zu konzentrieren.

Zollern II/IV sollte bis zur Betriebsaufnahme dieses Schachts auf Verschleiß gefahren werden. Eine Modernisierung großen Stils, die zu erheblichen Eingriffen in die Baustruktur geführt hätte, war für das Bövinghauser Bergwerk nun nicht mehr vorgesehen. Dieser Entscheidung verdankt die Musterzeche, dass sie in ihrem originalen Baubestand im Wesentlichen bis zum Ende der Förderung (1955) erhalten blieb. Trotzdem gab es mehrfach Eingriffe in die Bausubstanz. So wurde bereits 1918 die Kokerei außer Dienst gestellt und bald danach abgerissen. Durch die Demontage des Fördergerüsts über Schacht IV wurde 1940 das symmetrische Zechenpanorama merklich gestört.