Για τη μελέτη των αρχαίων έργων γλυπτικής του μουσείου, το εργαστήριο, αξιοποιώντας την υλικοτεχνική υποδομή του μουσείου, εισήγαγε ένα διαγνωστικό πρωτόκολλο ανίχνευσης, ανάλυσης και τεκμηρίωσης. Στο πλαίσιο του πρωτοκόλλου αυτού εφαρμόζονται διάφορες φωτογραφικές τεχνικές (VIS, RTI, UVF, UVR, VIL, IR) για τη διερεύνηση των χρωματικών καταλοίπων σε αρχαία έργα και προηγούμενων επεμβάσεων σε αυτά καθώς και ακτινογράφηση (x-RAY, γ-RAY), κυρίως για τη διερεύνηση της εσωτερικής συνδεσμολογίας ανασυσταθέντων γλυπτών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται η αναλυτική μέθοδος φθορισμού ακτίνων x (XRF), με μη επεμβατική οργανολογία, για τον προσδιορισμό των χημικών στοιχείων (ποιοτική-ποσοτική στοιχειακή ανάλυση) από τα οποία αποτελούνται τα διάφορα ανόργανα υλικά και ύλες που απαντώνται στα αρχαία.