Третьяковская галерея – не только музей, но и крупное научное учреждение, в котором работают более 300 научных сотрудников, из них  6 докторов искусствоведения, 1 доктор психологических наук и более 40 кандидатов наук.

Главным содержанием научной работы большинства сотрудников является изучение музейного собрания (произведений искусства, архивных документов, старинных книг) и научные публикации (книги, статьи, диссертации).

Результатами научно-исследовательской деятельности научных сотрудников музея становятся новые атрибуции, выставки, каталоги, доклады на конференциях.

Галерея планомерно публикует каталоги своего собрания. Уже вышли в свет каталоги живописи XVIII – начала ХХ века, иконописи X – начала XV века, скульптуры, миниатюры, частично каталоги рисунка XVIII – XX веков. За эту работу авторский коллектив был награжден Государственной премией.

Регулярно проводятся научные конференции по самому широкому кругу вопросов, связанных с музейным делом и "специализацией" музея – русским искусством, проблемами его изучения, атрибуции.