Fin dalla sua creazione, l'ICCROM si è attivamente impegnato in attività di ricerca sia promuovendo o coordinando studi in diversi campi, sia impiegando direttamente il proprio personale o specialisti esterni delle istituzioni partner. Nei primi decenni dopo la sua fondazione, queste iniziative sono state generalmente intraprese in collaborazione con i comitati di conservazione specializzati del Consiglio Internazionale dei Musei (ICOM) e con l'Istituto Internazionale per la Conservazione delle Opere Storiche e Artistiche (IIC) e il Consiglio Internazionale dei Monumenti e Siti (ICOMOS), o con gli istituti di conservazione nazionali competenti come l'Istituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro (ISCR), Italia, e l'Istituto Reale per i Beni Culturali (KIK-IRPA), Belgio. I principali temi di studio sono stati il controllo dell'umidità negli edifici storici (soprattutto durante le campagne di recupero a Firenze e Venezia), la conservazione della pietra, la conservazione delle strutture in mattoni crudi in Iraq, i dipinti murali e la scultura policroma. Un altro importante progetto di ricerca è stato il contribuito alla campagna dell'UNESCO per i monumenti nubiani. Inoltre, l'ICCROM ha anche preparato le Linee Guida per una Politica Nazionale per i Laboratori di Conservazione (1981), che hanno delineato le tipologie di laboratori utili per diversi scopi di conservazione, definendone il campo di applicazione, il personale, i locali e le attrezzature necessarie. Le ricerche miravano a migliorare i metodi di conservazione dei materiali danneggiati e si concentravano anche sull'analisi di sali, intonaci, ma anche malte, cementi e boiacche per la stabilizzazione strutturale di vecchie strutture in muratura e roccia.
L'ICCROM ha creato un proprio laboratorio alla fine degli anni '60, installando e utilizzando nuove attrezzature, in particolare a scopo di formazione, e raccogliendo materiali per esperimenti didattici. L'obiettivo del laboratorio era quello di sostenere la documentazione, promuovere la ricerca e offrire suggerimenti e raccomandazioni, soprattutto per quanto riguardava la formazione e i servizi di emergenza. L'Archivio dell'ICCROM conserva materiali di grande valore relativi al lavoro di analisi scientifica e di ricerca svolto dal Laboratorio, tra cui i campioni di beni culturali raccolti e donati all'ICCROM dai famosi conservatori Paolo Mora e Laura Sbordoni Mora, nonché dal chimico Giorgio Torraca e dal conservatore Rodolfo Luján-Lunsford.