Technické muzeum v Brně je výzkumnou organizací – provádí základní výzkum, aplikovaný výzkum nebo experimentální vývoj a šíří jejich výsledky prostřednictvím prezentace, výuky, publikování nebo převodu technologií.

Plněním úkolů vědy, vývoje a inovací bylo pověřeno Oddělení dokumentace vědy a techniky a Metodické centrum konzervace. Tým odborných pracovníků se dlouhodobě věnuje především výzkumu a dokumentaci jednotlivých oborů vědy a techniky, tvorbě oborových sbírek dle sbírkotvorného plánu, řešení interních výzkumných úkolů i grantových projektů podpořených z veřejných zdrojů a také prezentaci výsledků svých výzkumů pro veřejnost nejrůznějšími formami, včetně výstav a expozic.

Jedním z prioritních cílů výzkumné činnosti Metodického centra konzervace jako národního metodického pracoviště pro oblast konzervování-restaurování sbírkových předmětů ze sbírek muzeí v ČR je zvýšení efektivity ochrany movitého kulturního dědictví a zkvalitněné péče o sbírkové fondy na všech úrovních.

Věda a výzkum v instituci probíhá na základě schválené Dlouhodobé koncepce rozvoje výzkumné organizace Technické muzeum v Brně na léta 2024–2028.