美術館的研究工作也就是文化藝術開發的工作，也是使美術館在持續發展中保有生機、動力而不至朽化的重要根源。北美館的研究工作包括館務發展、美術學術以及研究出版三個部份：

館務發展：召集「館務發展小組成員」每兩週定期開會，討論重點著重在有關美術館經營理念的開發，以及美術館展覽、典藏、推廣等相關政策及制度法規的制定。

美術學術研究：召集館內研究銜同仁針對中國當代藝術、現代水墨、全球當代影像、美術館行銷與觀眾研究、教育推廣、台灣美術史、典藏品研究、展覽規劃、美術館實務等相關議題進行研究。

研究出版：每年定期出版相關之美術學術刊物（如「現代美術學報」、「美術論叢」、「現代美術雙月刊」等），以及籌畫重要專題之深度演講及座談。