Museets virksomhed er forskningsbaseret i alle led. Arbejdet med samlingerne (indsamling, bevaring, registrering) og formidlingen (udstillinger, kataloger m.v.) baserer sig på museets egen forskning og på den nyeste forskning inden for historie, kunsthistorie, konservering m.m.

Museet publicerer løbende sin forskning i bøger, kataloger og artikler og udgiver sin egen forskningsskriftrække: Studier fra Det Nationalhistoriske Museum på Frederiksborg

Typer af forskning:

• Basisforskning/grundforskning, der med udgangspunkt i samlingerne undersøger den enkelte genstand, dens tilblivelse (kunstner/værksted, teknik) og historie (proveniens) og sætter genstande og værker ind i bredere historiske og kulturhistoriske sammenhænge.
• Anvendt forskning i forbindelse med udstillinger og andre projekter.
• Dybdegående undersøgelser inden for museets hovedområder