A investigação é uma actividade transversal a todas as áreas do PNA.
Uma parte da pesquisa, efetuada pelos conservadores e técnicos, diz respeito à identificação interpretação de peças, espaços e vivências ou ainda sobre as pessoas que habitaram o palácio. Outros estudos dedicam-se a temas mais abrangentes, relacionados com as artes decorativas e história do antigo Paço da Ajuda.
Com o intuito de divulgar os resultados da investigação levada a cabo pela equipa do Palácio, criou-se a colecção "Artigos em Linha" que disponibiliza artigos on-line.