Stærsta rannsóknarverkefni safnsins nú um stundir er Skagfirska kirkjurannsóknin sem við svo köllum en einnig er unnið að öðrum rannsóknum s.s. munarannsóknum og rannsóknum á minjaumhverfinu, sem tengjast m.a. ritun byggðasögu. Fornleifadeildin tekur að sér verkefni utan Skagafjararsýslu eftir því sem aðstæður og tækifæri leyfa. Á undanförnum árum hefur hún tekið að sér uppgrefti t.d. á fornum kirkjugörðum í Finnstungu í Blöndudal og Hofi í Vatnsdal, sem og uppgröft í Skógum í Fnjóskadal, á Eyvindarstaðaheiði og víðar.
Frá árinu 2002 hafa bandarískir jarðvísindamenn, mann- og fornleifarfræðingar frá Boston, North Western og Los Angeles unnið við jarðsjárrannsóknir í Skagafirði, sem ganga undir vinnuheitinu SASS - Skagafjordur Archaeological Settlement Survey. Hópurinn hefur þegið margvíslega aðstoð frá starfsmönnum safninu. Frá árinu 2013 hefur hópurinn unnið með starfsmönnum Fornleifadeildar byggðasafnsins að rannsóknum á fornum kirkjugörðum í Skagafirði.
Aðrar rannsóknir safnsins beinist að þrifnaðarháttum í torfbæjum, feraðbúnaði fyrir vélvæðingu og fargervi hesta til fluninga fyrr á tíð.
Loftmyndin sýnir form 11. aldar kirkjugarðsins á Stóru-Seylu.
