Seit ihrer Gründung ist die Archäologische Staatssammlung nicht nur als Museum, sondern auch als Forschungseinrichtung aktiv. Zur aktuellen Forschung gehören vor allem Ausgrabungen und Auswertungen von Fundplätzen und historisch wichtigen Fundkomplexen aus unterschiedlichen Zeiten in Bayern. Darüber hinaus bilden materialanalytische und technikgeschichtliche Forschungsprojekte einen Schwerpunkt, die in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit verschiedenen naturwissenschaftlichen Institutionen durchgeführt werden.