Первая апробация научных исследований происходит на регулярно проводимых научных конференциях. Начиная с 1950-х годов, в музее проводились конференции, посвященные различным вопросам изучения истории и художественного наследия Троице-Сергиева монастыря. Активная собирательская деятельность музея нашла отражение в серии конференций 1960-х гг. Вопросы истории музея, комплектования его коллекций впервые стали предметом обсуждения на конференции 1969 г., посвященной 100-летию со дня рождения В.И. Ленина.

С начала 1990-х годов конференции проводятся практически ежегодно, посвящаются исследованию определенных проблем, в них принимают участие известные ученые и музейные работники не только России, но и других стран. Памяти Ольги Владимировны Кругловой, известного собирателя и исследователя была посвящена конференция 1996 года «Русское народное искусство», в которой принимали участие сотрудники НИИ теории и истории изобразительного искусства Академии Художеств, Государственного НИИ реставрации, Института русской литературы РАН (Пушкинский дом), Всероссийского музея декоративно-прикладного искусства. Проблемам изучения письменных источников была посвящена конференция памяти Евгении Николаевны Клитиной, долгие годы работавшей главным хранителем музея. Международное признание получили такие конференции, как «Каменный век европейских равнин» (1997), «Народная культура и православие» (2003).

С 1998 года (каждые два года) музеем совместно с Московской Духовной Академией проводится конференция «Троице-Сергиева лавра в истории, культуре и духовной жизни России». Ее отличает разностороннее освещение темы истории и художественного наследия Троице-Сергиева монастыря и поэтому в ней участвуют историки, теологи, искусствоведы, филологи, реставраторы из Института Российской истории РАН, Института русской литературы РАН, Российского института искусствознания, МГУ им. М.В. Ломоносова, Московской Духовной Академии, музеев Москвы, Санкт-Петербурга и других городов. На пяти прошедших конференциях выступили исследователи из США, Германии, Польши, Италии, Украины, Сербии.