Das Museum forscht regelmäßig an seinen Beständen und dem zugehörigen Kontext. Die Liste der Publikationen aus den letzten drei Jahre machen deutlich, dass das Museum über seine Mitarbeiter selbst an seinen Beständen forscht, um für den Ausstellungs- und Sammlungskontext neue Kenntnisse zu gewinnen. Es bindet darüber hinaus Dritte in Forschungsprojekte ein bzw. beauftragt diese mit solchen über Honorarverträge (z.B. Auswertung Ausgrabung Burg Vechta, Knochenflöte, Alexanderstoff, Experimentelles Mittelalter), über die Vergabe von Restaurierungsarbeiten (z.B. für Ausgrabungsbefunde), über Promotionsvorhaben im Rahmen von Kooperationen mit der Hochschule Vechta (z.B. zum Thema: Historisches Lernen am Museum als außerschulischer Lernort) sowie während Praktika und Arbeitsverhältnissen/Hartz IV (z.B. historische Wegeforschung/ Pilgerwege) oder über die Finanzierung von Publikationen zu Ausstellungen, u. a. im Zusammenhang mit Netzwerkpartnern (z.B. Schriftenreihe des Museums).
Diese rege und für den geringen Personalbestand des Museum sehr große und aktive Forschungsarbeit ist nur durch ein sehr breit aufgestelltes Netzwerk des Museums zu verwirklichen. Hierzu gehören in erster Linie die Hochschule Vechta mit dem Lehrstuhl für Geschichte und historische Landesforschung und dem Lehrstuhl Didaktik der Geschichte, Schwerpunkt neuere und neueste deutsche und europäische Geschichte, das Niedersächsische Landesamt für Denkmalpflege, Stützpunkt Oldenburg, die Hochschulbibliothek Vechta, das Offizialtsarchiv des Bistums Münster, eine Vielzahl von Museen im nordwestdeutschen Raum, hier besonders das Deutsche Schifffahrtsmuseum Bremerhaven, die Kreismuseen in Syke (Diepholz) und Bersenbrück (Osnabrück) sowie diverse Experten in den Bereichen Restaurierung, Archäologie und Experimentelles Mittelalter.
Das Museum im Zeughaus entwickelt eigene, innovative Forschungsansätze und gibt damit der Forschung Impulse.