Den Ausstellungen im Museum Barberini gehen öffentliche Symposien voraus, zu denen international renommierte Experten eingeladen werden, ihre neuesten Forschungsergebnisse zu Fragestellungen des Ausstellungsthemas zu präsentieren und mit Teilnehmern wie Gästen zu diskutieren. Ihre Vorträge sind als Essays in den Ausstellungskatalogen nachzulesen, die im Prestel Verlag erscheinen.

Zu jeder Ausstellung erscheint im Prestel Verlag ein umfangreicher Katalog, der mit Essays, die auf den Vorträgen der Symposien basieren, den aktuellen Wissensstand des jeweiligen Themas widerspiegelt. Die Reihe Barberini Studien dokumentiert fokussierte Themenausstellungen. Der Katalog Impressionismus. Die Sammlung Hasso Plattner stellt die Geschichte des Impressionismus anhand der über 110 Gemälde dar.

Die Erforschung der Herkunft von Werken der Sammlung Hasso Plattner ist eine zentrale und fortlaufende Tätigkeit des Museums. Gemäß der 1998 formulierten Washingtoner Erklärung prüft das Museum Barberini die Geschichte der Gemälde wie die Eigentumsverhältnisse in der Zeit des Nationalsozialismus. Der Stand der Provenienzforschung wird auf der Website laufend aktualisiert. Mit dem Wildenstein Plattner Institute richtet das Museum Barberini Tagungen zu dem Thema aus.

Die kunsthistorische Forschung und der Wissenstransfer sind zentrale Anliegen des Museums Barberini. Zur Realisierung einzelner Projekte kooperiert das Haus national wie international mit Museen, Stiftungen, Universitäten oder anderen Forschungseinrichtungen. Mitarbeiter des Museums Barberini sind regelmäßig in der Hochschullehre tätig und führen so Studierende an die Museumsarbeit und die Kunstwissenschaft heran.