Благодаря богатым фондовым коллекциям, обладающим практически неисчерпаемой эвристической возможностью и, имея серьезный научный потенциал, Музей ежегодно проводит ряд крупных научных исследований. Начиная с 2005 г. по 2014 г. музеем было всего реализовано 19 научно-прикладных проектов по истории и культуре Казахстана, 15 из которых – в рамках стратегического национального проекта «Мәдени мұра», что явилось свидетельством признания имеющегося научного потенциала ЦГМ РК.

Все проекты музея основаны на материалах фондов ЦГМ РК, а также архивных источниках и, в конечном итоге, реализуются в виде издания научных каталогов, энциклопедии, монографий, сборников документальных источников и т.п.

В перечень разрабатывавшихся музеем научно-прикладных исследований вошли несколько разнохарактерных в типологическом отношении работ – это фундаментальные монографические исследования, сборник архивных источников и несколько томов тематических каталогов коллекций ЦГМ РК на основе мемориальных комплексов, этнографической, археологической, нумизматической коллекций и собраний письменных памятников и редких рукописей музея. Коллективные монографии, основанные на теоретических исследованиях (антропология) и изучении фондовых и экспозиционных коллекций музеев и архивов Казахстана и России (музейное дело), создают теоретические и практические основы исследований в области отечественной антропологии и музеологии.

К тому же, наряду с научными проектами, изучающими историю и культуру казахского народа на основании научно-аналитических исследований коллекций ЦГМ РК, ведется работа и по выявлению, систематизации и каталогизации сохранившихся элементов казахской культуры в коллекциях музеев Российской Федерации (Музей антропологии и этнографии им. Петра Великого РАН РФ г. Санкт-Петербург: в 2008-2010_гг., в 2011-2013 гг.; Российский этнографический музей с 2014 г.).

Новизна научно-прикладных исследований ЦГМ РК заключается в том, что все они предпринимаются впервые, так как ранее не разрабатывались в отечественной науке и не были объектами глубокого научного исследования. Комплекс проблем, решаемых исполнителями проектов, позволили ввести в научный оборот корпус новых источниковых материалов, артефактов, которые значительно обогатят научную базу исследований современных ученых в области археологии, этнографии, истории, источниковедения, культурологии, музееведения и другим отраслям науки.

В настоящее время ЦГМ РК в качестве самостоятельного субъекта научно-исследовательской деятельности продолжает активно участвовать в реализации социально и научно значимых исследовательских проектов.

В 2014 г. ЦГМ РК начал реализацию двух новых научно-прикладных проектов:

1. «Этнографическая коллекция из собрания Российского этнографического музея по традиционной культуре казахов. Научный каталог»;
2. «Казахстан в эпоху бронзы (XVIII-IX вв. до н.э.). Археологическая коллекция Центрального Государственного Музея Республики Казахстан. Научный каталог».