美術品・資料の保管は、屋外展示にも堪えられる彫刻から繊細なガラス細工に至るまで、その美術品の性格により多様な方法となる。例えば絵画などでは紫外線、適切でない湿度、粉じん等は劣化の原因になる。美術館の収集に値するものであれば一定程度の経済的価値があり、保安上の管理も必要である。この為、通常は空調・警備の完備した収蔵庫において保管される。
美術品の修復は、前述のような劣化の原因がある以上は必要なものであり、専門家の手によって行われる。しかし、過度の修復はオリジナルのタッチを損なうなどの問題も生じる。
美術品やそれにまつわる資料等について調査研究をすることも美術館の重要な活動である。内部の学芸員によって行われる場合や、外部の研究者に対して助成・協力を行う場合がある。
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調査研究対象は、その作家や作品についてのみならず、歴史的背景、その時代の社会的背景などの歴史学的、社会学的範疇まで及ぶものである。
調査研究活動は、その性格上、直ちに成果が生じるものでもない。一方でその成果が発表され、次の知的生産につながることも求められ、具体的な展示や研究図書の出版などが行われる。
ある作家や美術領域に特化した美術館においては、その作家や美術領域の作品についての真贋を判定する権威である場合がある。
美術に関連して教育普及活動を行うことも重要な活動である。