La investigación ocupa un lugar central en nuestro quehacer museal. Esta labor nos ayuda a conocer y comprender los procesos históricos que dieron lugar a la fabricación de las piezas que conforman las colecciones de los museos Colonial y Santa Clara. También nos permite indagar sobre el contexto colonial y desarrollar reflexiones en torno a su relación con el presente, así como reconocer la historia de ambas instituciones y la formación de sus acervos.

Las labores investigativas realizadas dentro de los Museos cuentan con el apoyo de académicos, artistas e integrantes de diferentes comunidades, así como con la participación de nuestras audiencias y públicos crecientes. Esto permite que el conocimiento se construya de manera colectiva, atendiendo a la diversidad de intereses y expectativas propias de los diferentes actores de la sociedad colombiana e hispanoamericana.

Los resultados de esta labor se divulgan a través de medios variados, buscando con esto garantizar la apropiación del patrimonio colonial entre múltiples audiencias y públicos. Exposiciones permanentes y temporales, publicaciones de diversa índole —impresas y digitales— y la actualización constante de la base de datos Colecciones Colombianas constituyen los medios principales a través de los que difundimos y compilamos nuestro quehacer investigativo. Cada una de estas acciones contribuye también a la protección del patrimonio que se resguarda en nuestros Museos.​