ҚР ҰОМ 2004 жылдан бері ресми түрде ғылыми-зерттеу мекемесі ретінде танылуы оның ғылыми-зерттеу, қор жұмысы, сондай-ақ мәдени-білім жұмыстарына жаңа серпіліс берді.
Музейдің ғылыми-зерттеу жұмысының мақсаты: тарихи және мәдени ескерткіштердің ғылыми-қолданбалы және теориялық-методологиялық мәселелерін жіті қарастырып, оларды типологиялық және этномәдени атрибуциялау; ғылыми-жинақтау, ғылыми-сақтау, қалпына келтіру және басқа да зерттеу жұмыстарының қорытындысын жариялау; музей ісі бойынша халықаралық және ведомоствоаралық ғылыми және мәдени ынтымақтастықты жүзеге асыру (әрі нығайта түсу); ғылыми іссапарлар мен археологиялық, антропологиялық, этнографиялық экспедицияларды ұйымдастыру; пән бағыттары, сондай-ақ түрлі музеологиялық ғылыми бағыттар бойынша ғылыми зерттеулер жүргізіп, ғылыми, ғылыми-көпшілік әдебиеттер жариялау.
ҚР ҰОМ өзінің ғылыми-зерттеу қызметінде Қазақстан Республикасының тарихы мен мәдениетін зерттеуге аса көп көңіл бөледі. Ғылыми-зерттеу жұмыстарының негізгі бағыты еліміз тарихынан мәлімет беретін музей қорында сақтаулы материалдарды зерттеп, оларды насихаттауға келіп саяды. ҚР ҰОМ қорындағы зерттелген көптеген коллекциялық материалдар көпшілік ортаға аса таныс болмағандықтан, оларды отандық тарихты жүйелі зерттейтін құнды тарихи дерек ретінде таныта отырып, ғылыми айналымға енгізу басты мақсат болып табылады. Осы ретте, бұл материалдардың бұрынғы теориялық және әдістемелік ұстанымдарды қайта қарай отырып, жаңаша көзқараспен зерделеуге мүмкіндік беретіндігін атап өту қажет.
ҚР ҰОМ ғылыми-зерттеу жұмыстары негізінен антропология, этнология, тарих, археология, музейлік деректану мен қолжазбалар аясында жүргізіледі. Сонымен қатар қорды есепке алу және экспонаттарды жинақтау мен сақтау, әртүрлі коллекцияларды каталогтау, ғылыми өңдеу жұмыстарын жүргізу, сондай-ақ, құнды музейлік заттарды жүйелеу мен атрибуциялау жұмыстары басты назарда. Музейлік жұмыстардың жолға қойылған негізгілерінің бірі – әртүрлі тақырыптағы экспозиция мен көрмелерді жобалау. Аталмыш жобалар мен шаралар музейдің ғылыми-шығармашылық жұмыстарының негізгі болып табылады.
ҚР ҰОМ Қазақстанның басқа да музейлері сияқты еліміздің тарихы мен мәдениетіне қатысты сан алуан артефактілерді жинақтап, сақтайтын және оларды зерттеу арқылы жұртшылыққа насихаттап, дәріптейтін институт ретінде бірқатар жұмыстар атқарады. Осыған орай, ғылыми қызметі жағынан ҚР ҰОМ отандық тарихнамада белгісіз болып келген Қазақстанның тарихы мен мәдениетіне қатысты нақты дереккөз болатын әрқилы музейлік құндылықтардың, музейлік артефактілердің ғылыми айналымға қосылуына қомақты үлес қосып келеді.
Субъектілердің ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық қызметін аккредитациялау Ережесіне сәйкес (ҚР Үкіметінің 08.06.2011 ж. № 645-қаулысы) ҚР ҰОМ 2011 ж. ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық қызмет ететін аккредитациядан өтіп, Қазақстан Республикасының заңнамаларына (23.09.2011 ж. берілген №001979- Куәлік) сәйкес музейлік қызметтеріне ресми түрде лайық деп танылды.
