Le Musée Middelheim attache une grande importance à la recherche.
Chacune des sections du musée mène divers travaux de recherche, souvent en collaboration avec des partenaires : recherche artistique, archivage, recherche technique sur les méthodes de préservation et restauration appliquées à la sculpture en plein air, recherche sur les activités grand public, sur la durabilité... Le musée ne se cantonne donc pas à la recherche sur l’art, et même dans ce domaine encadre les doctorats, organise des résidences d’artistes et prononce des avis sur des projets externes.
Le musée partage les résultats de ses travaux de recherche dans ses publications (pdf) et symposiums, en développant et optimalisant ses outils de médiation à l’égard du public, et en lui ouvrant son centre de documentation. Son travail de recherche se reflète aussi dans la présentation et la création d’art en plein air.