Un dels objectius principals del museu és impulsar la recerca en els àmbits que li són propis. Els dos àmbits que generen més actuacions de recerca són l’arqueologia i els fons tèxtils. El fons d’arqueologia del MHS és un referent internacional  en determinats períodes de la prehistòria europea. Per la seva banda, el fons tèxtil, en clara concordança amb els 150 anys de preeminència industrial tèxtil de la ciutat, ha esdevingut una important font de coneixement per els investigadors i estudiosos.

Actualment el MHS fa el seguiment de les prospeccions i de les excavacions que es porten a terme dins del terme municipal i coordina les accions científiques i de difusió que se’n deriven: col·laboració en projectes de recerca, conferències, taules rodones, tasques de restauració i publicacions entre d’altres.

Pel que fa a la recerca del fons tèxtil, cal destacar la creació l’any 2004 de la Comissió de teòrics, que des d’aleshores col·labora activament en la documentació dels fons. També és important la recerca que es deriva de les exposicions de producció pròpia, que contribueix a conèixer i contextualitzar les peces de les diverses col·leccions.

A més, el museu ha tingut un destacat paper en l’estudi de diversos elements patrimonials entre els quals cal destacar l’inventari del patrimoni cultural del riu Ripoll. També ha treballat activament en la recuperació de la memòria històrica (Guerra Civil, franquisme, riuades del 1962, transició democràtica).

També és un dels promotors de la Beca Miquel Carreras, que té per objectiu promoure la investigació de la història de Sabadell en els àmbits i períodes més desconeguts.