Hallo Chris!
Also, dir da jetzt konkrete Routen auszuarbeiten bzw. zu empfehlen, das ist hier nicht so ohne weiteres möglich und sinnvoll. Ob du es für landschaftlich für so reizvoll hältst, das ist Geschmacksache. Und über Geschmack lässt sich ja bekanntlich streiten! Ich finds aufjedenfall ganz nett hier!!!

Es gäbe da übrigens noch einen Zug, der RE 10113 fährt von AC nach Hamm und u.a. auch über Mühlheim, Essen, Bochum, Dortmund.

Ich würde mit dem RE, den du genannt hast, bis nach Hagen HBF fahren, von dort zur Ruhr (über Nebenstrassen, ca. 3km bis zur Ruhr), dann flussabwärts am linken Ufer via Wetter (Achtung: Grossbaustelle im Bereich des alten Bahnhofs am Südufer, Umgehung der Unterführung über den ca. 1km weiter gelegenen (hinter dem grossen Globus) Bahnübergang), Bommern, Wengern, Nachtigall (Gruben + Feldbahnmuseum + Zeche Nachtigall), Ruhrbrücke Nachtigall (im Kreuzungsbereich dort ebenfalls Grossbaustelle, links auf dem Bürgersteig / Radweg weiter = im Ruhrtal bleiben), 1. Radwegmöglichkeit links, zur Schleuse Hardenstein, am Fluss entlang bis zur Fabrik Sonnenschein (von deren Produkten einen garantiert warm wird! ).
Entweder dann ruhig + nett: Links über die Fussgängerbrücke nach Witten Heven (Haus Heven mit Biergarten liegt direkt am Weg) und Schleichwege bis nach Burg Kemnade.
Oder auf den offiziellen + meist überfüllten Radrouten : Geradeaus bis zum Kemnader See, an der Autobahnbrücke entlang, bis zur Burg Kemnade.

Über das Stauwehr auf die rechte Flussseite, am Leinpfad entlang (mit Federung ist der originale alte Weg nett zu fahren! ), bis zur grossen Kosterbrücke, am Landhaus Balte drunter weg, entweder dann rüber und quer durchs Henrichshüttenglände (WIM Henrichshütte - sehenswert!), oder nett am Waldrand entlang unterhalb von Sundern (oben in Sundern gibts das IUZ mit dem Radom + Sternwarte - dort werden auch die Sterne gewartet + repariert ), dann bis zur Hattinger Brücke (für Hattingen ist jemand anderes hier zuständig - ist auch ganz nett!), unter der Brücke her, dann entweder am Fluss entlang (über die Brücke ans Ufer, dann rechts die Sackgasse ins Gewerbegebiet rein) oder rechts vom Fluss (starke Steigung) auf Nebenstrecken bis zur Schwimmbrücke in Dahlhausen.

Ab Dahlhausen (S-Bahnhof, Eisenbahnmuseum) dann Richtung Essen / Baldeneysee / Mühlheim / Duisburg - alles gut fahrbar, ausgeschildert, aber am WE auch recht voll!!!

Ab Hagen bis Mühlheim dürften es so ca. 85 km sein (auf dem offiziellen Ruhrtalradweg), es dürfte eigentlich gut zu schaffen sein, sofern der Kultur + Biergartenquotient nicht allzu gross ist...


An einem Tag den Pott "entdecken" zu wollen, das ist keine gute Idee! Selbst ich kenne noch viele Sachen + Strecken nicht! Nimm dir lieber eine bestimmte Ecke vor, wie z.B. obige Tour.
Alternativen gäbe es auf alle Fälle mehr als genug!