La investigación en el ámbito de la conservación y la restauración tiene como objetivo principal el conocimiento en profundidad de las obras de la colección, lo que permite además una mayor aproximación a sus autores.

Partiendo de una investigación documental, aplicando después diversas técnicas de análisis, y a través del método científico, es posible obtener una información muy precisa sobre la historia material y sobre la técnica de cada obra de arte.

En cuanto a las técnicas de análisis empleadas cabe destacar, por ejemplo, los estudios con diversos tipos de iluminación, como la luz ultravioleta, que aporta información sobre los elementos de la superficie la obra –especialmente sobre los barnices y retoques no originales–. La reflectografía infrarroja permite acceder a niveles profundos de la capa pictórica y hace posible visualizar el dibujo. La radiografía aporta información sobre los aspectos estructurales y constructivos de la obra en todos sus niveles, desde la película pictórica hasta el soporte. El estudio estratigráfico da una información muy precisa de las diferentes capas que componen la materia pictórica y su disposición, por tanto del modo de trabajar del artista. Este sistema a menudo se asocia con diversas técnicas de análisis químico que informan sobre la naturaleza exacta de los pigmentos, de los materiales de carga, de los aglutinantes y de los barnices. Igualmente es posible identificar los tejidos empleados como lienzo, y las maderas de los soportes y de las esculturas.

Toda esta información que a menudo requiere la colaboración interdisciplinar de diversos especialistas se elabora y contrasta con criterios científicos en el departamento de Conservación y Restauración, lo que hace posible evaluar el estado de conservación de la obra objeto de estudio, diagnosticar posibles patologías y determinar los tratamientos más adecuados. Pero, en el otro extremo, podemos además aproximarnos al modo de trabajo específico de su autor y a los aspectos estilísticos y conceptuales de su obra. Estas técnicas y metodología de trabajo aportan una información sumamente rica que permite abundar en la datación de una obra en un período de la historia o incluso de la trayectoria de un artista, y, en suma, son imprescindibles para abordar cualquier estudio o intervención que tenga como objeto un bien cultural.