Відділ фізико-хімічних методів створено 1992 року. Дослідження, що проводять фахівці відділу, дають змогу виявити структуру основи, складові ґрунту, фарбового шару, захисного покриття експонатів олійного та темперного живопису, складові паперу графічних творів, ступінь деструкції матеріалів пам'ятника, допомагають у хронологічній діагностиці. Основні методи дослідження:
· Емісійного спектрального аналізу.
· Інфрачервоної спектроскопії.
· Спектрофотометрії у видимій та ультрафіолетовій зоні.
· Мікроспектрофотометрії, включаючи фотолюмінісценцію.
· Стратиграфічного аналізу мікрошліфів з кольоровим фотографуванням.
· Мікроспектрофотометрії, включаючи люмінесценцію.

Відділ кліматології

Відділ кліматології створено 1999 року. Співробітники відділу проводять науково-дослідні роботи, пов`язані з проблемами збереження пам'яток історії і культури. Тут здійснюється:
· Систематичне обстеження експозиційних та фондових приміщень музеїв для визначення параметрів внутрішнього клімату, динаміки його змін, встановлення меж відхилення мікроклімату від оптимальних параметрів.
· Аналіз роботи наявних систем опалення, вентиляції, кондиціювання повітря; розробка рекомендацій по вдосконаленню систем забезпечення мікроклімату музейних приміщень на рівні проектних розв'язань.
· Складання банку даних стану мікроклімату музейних приміщень та їхнього технічного обладнання.
· Надання практичної допомоги музеям у розв'язанні питань створення нормативних мікрокліматичних умов повітряного середовища.
· Розробка методичних рекомендацій, методичних посібників щодо умов збереження музейних колекцій.

Співробітники відділу беруть участь у наукових конференціях, публікують результати досліджень у вітчизняних та закордонних періодичних виданнях.

Відділ біопошкоджень

Відділ створено 1989 року. У відділі біопошкоджень проводяться науково-дослідні роботи, пов`язані з широким колом питань біопошкоджень пам'яток культури і історії. У відділі працюють науковці різних спеціальностей. Науковці відділу здійснюють мікологічні та альгологічні обстеження будівель, приміщень музеїв та колекцій, що в них зберігаються; проводять мікологічні, альгологічні та ліхенологічні обстеження пам'яток історії та культури, що знаходяться в умовах відкритого зберігання; здійснюють мікологічний аналіз проб, відібраних з творів мистецтва, які надходять на реставрацію до ННДРЦУ; вивчають причини, що призводять до пошкодження мистецьких творів біошкідниками. При проведенні обстежень визначається мікробіологічний стан повітря у приміщеннях музеїв. Науковці відділу проводять таксономічний та кількісний аналіз видового розмаїття вилучених біошкідників, еколого-системні узагальнення отриманих даних. У відділі започатковано та протягом багатьох років поповнюється унікальна в Україні колекція культур біодеструкторів (пліснявих грибів та водоростей), вилучених з пошкоджених творів мистецтва, пам'яток архітектури, скульптури. Колекція - це широкий базовий матеріал для ужиткових експериментальних та фундаментальних теоретичних досліджень. Науковці відділу проводять пошук найефективніших дезінфекційних засобів. Започатковано науково-дослідні роботи з вивчення дії біологічно-активних речовин природного походження на гриби-пошкоджувачі пам'яток історії та культури; досліджується вплив різних етапів реставраційних процесів на гриби-деструктори. При вирішенні питання дії біоцидів на мікроміцети застосовується метод вивчення кількісних закономірностей росту та розвитку міцеліальних грибів під дією біоцидів на рідких поживних середовищах в плоскодонних 96-ямкових мікротитрувальних планшетах з використанням оптичних методів (спектрофотометричного аналізу) та обробки результатів за допомогою спеціального програмного комп`ютерного забезпечення. Для визначення активності дії біоцидів на водорості досліджується альґіцидна дія найбільш поширених у реставраційній практиці біоцидів з використанням фотометричних методів. Для оптимізації науково-дослідної та науково-методичної роботи у відділі створюються комп`ютерні бази даних (БД): БД деструкторів пам'яток історії і культури; БД з питань застосування хімічних методів знешкодження біошкідників на різних типах матеріалів, БД з питань впливу фізичних факторів на гриби-деструктори і на матеріали різних груп музейного зберігання. Результати науково-дослідних робіт публікуються у вітчизняних та закордонних періодичних виданнях; доповідаються на семінарах і конференціях. Науковці відділу надають практичні рекомендації співробітникам музеїв, публікують результати за матеріалами проведених досліджень у виданнях, доступних для широкого загалу музейних працівників та реставраторів, інших спеціалістів закладів культури, праця яких спрямована на вирішення загальної проблеми збереження національного надбання, основним напрямом якої є створення та підтримання належних умов зберігання.

Сектор оптико-фізичних досліджень

До кола обов`язків сектора оптико-фізичних досліджень входить застосування досліджень у видимій, ультрафіолетовій, інфрачервоній та рентґенівській ділянках спектру, переважно методами неруйнівної діагностики. В роботі сектора поєднуються розгалуження прикладної фізики: спектрозональні дослідження, мікроскопія (світлова та електронна), рентґеноспектральний, флуоресцентний аналіз тощо. Комплексний підхід у використанні методів дослідження сприяє об`єктивному визначенню стану та ступеня збереженості історико-культурних пам'яток з музейного фонду України, покладається в основу техніко-технологічних досліджень, уточненню питань атрибуційного характеру та експертизи авторства. У відповідності до тематики "Техніко-технологічні дослідження рухомих пам'яток історії та культури з музейних колекцій України", за якою сектор працює понад 5 років, методи аналізу пройшли наукову апробацію та використовуються у практиці дослідження творів станкового живопису, декоративно-прикладного мистецтва та археологічного матеріалу (метал, каміння, текстиль). Результати наукових напрацювань сектора представлені у звітах про НДР, публікаціями у вітчизняних та зарубіжних наукових виданнях, на наукових конференціях у музеях України та Росії. · З кожним роком зростає увага до технологічного напрямку досліджень і відповідно зростає кількість історико-культурних пам'яток з музейного фонду України, що підлягають всебічному вивченню для атрибуції та експертизи авторства. Тому залучення в практику музейних робіт методів прикладної фізики, і, передусім, методів неруйнівної діаґностики, з одержанням та цільовим накопиченням фактичного підтверджувального матеріалу у вигляді фотознімків, рентґенограм, графіків спектрів, безумовно, виділяє діяльність підрозділу у пріоритетний напрямок не тільки в межах України, але й у межах галузі.