Одним із головних напрямків діяльності Національного архітектурно-історичного заповідника «Чернігів стародавній» є науково-дослідницька робота.

У 2018 році в Українському інституті науково-технічної і економічної інформації зареєстровані науково-дослідні роботи: «Пам’ятки комплексу історичного середмістя Чернігова»«Монастирські ансамблі Болдиних гір». Вивчення зазначених тем заплановано на період 2018-2023 рр.

Наукові співробітники здійснюють дослідження зазначених науково-дослідних робіт в архівних і бібліотечних установах Києва, Чернігова, а також інших міст України і за кордоном. Матеріали досліджень публікуються у регіональних, всеукраїнських та міжнародних наукових виданнях, використовуються для проведення екскурсій і лекцій, у популяризаторській роботі. Видаються книги, наукові збірники, каталоги.

З метою наукового студіювання та осмислення культурно-історичної спадщини Чернігова, привернення уваги громадськості до проблем реставрації, вивчення та охорони пам’яток архітектури Чернігова у 1999 році започатковані наукові читання «Чернігівські старожитності».

У 2008 році прийнято рішення заснувати щорічний збірник «Чернігівські старожитності». Він видається за підсумками наукових конференцій.

5 липня 2012 року керівництвом Національного архітектурно-історичного заповідника «Чернігів стародавній» та Центру пам’яткознавства Національної академії наук України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури підписано договір про спільне видання збірника наукових праць. 13 серпня 2012 року він, як періодичне видання, зареєстрований Державною реєстраційною службою України.

У 2013 році започаткована наукова конференція «Карнабідівські читання». Мета: привернути увагу до пам’яткоохоронної та краєзнавчої діяльності на Чернігівщині в ХІХ — на поч. ХХІ століть, а також питань збереження старожитностей Чернігова, відновлення пам’яток архітектури та історії Чернігово-сіверського краю.

У 2020 році видано збірник наукових праць «Чернігівські старожитності», випуск 6 (9). Він підготовлений за результатами Міжнародної наукової конференції «Дослідження пам’яток культурної спадщини Придніпров’я», присвяченої 950-річчю заснування Антонієвих печер у Чернігові, що відбулася 10-11 жовтня 2019 року.

Надруковано видання про історію Чернігова, яке підготовлене за результатами програми «Проста історія» UA Українське радіо «Чернігівська хвиля». Телеканал залучив до створення проекту істориків, серед них наукові співробітники Національного архітектурно-історичного заповідника «Чернігів стародавній».

Вийшло друком науково-популярне видання «Борисоглібський собор м. Чернігова». Воно підготовлено у рамках проекту популяризації пам’яток Чернігова та фондових колекцій заповідника.

Враховуючи карантинні обмеження у режимі онлайн проведено V «Карнабідівські читання», організатор: Національний архітектурно-історичний заповідник «Чернігів стародавній» (26-27 листопада).

Конференція зібрала широке коло дослідників, зокрема, з Києва, Харкова, Чернігова, Новгород-Сіверська, Чигирина. Обговорювалися теми: «Лазар Баранович та його доба» (з нагоди 400-річчя з часу народження визначного письменника, церковного і політичного діяча) і «Охорона історико-культурної спадщини».

Підготовлено статті та взято участь у наукових заходах:

– ІІІ Всеукраїнській науковій конференції «Крути: проблеми державотворення від доби Української революції (1917 – 1921 рр.) до сьогодення», Інститут української археографії та джерелознавства ім. М. С. Грушевського НАН України (с. Крути, Чернігівська область, 29 січня);

– ХІХ Всеукраїнській науково-практичній конференції «Сіверщина в історії України», Національний заповідник «Глухів» (м. Глухів, 27–29 травня);

– ХVІІІ Міжнародній науковій конференції «Церква – наука – суспільство: питання взаємодії», присвяченій пам’яті митрополита Євгенія (Болховітінова), Національний Києво-Печерський історико-культурний заповідник (Київ-Чернігів-Новгород-Сіверський, 2-3 червня);

– ХХІХ Міжнародній науково-практичній конференції «Нові дослідження пам’яток козацької доби в Україні», Ніжинський краєзнавчий музей імені Івана Спаського (м. Ніжин, 11-13 червня);

– Науково-практичній конференції Київського науково-методичного центру охорони, реставрації та використання пам’яток історії, культури та заповідних територій «Памяткознавчі студії: проблеми, практики, перспективи розвитку» (м. Київ, 25 червня);

– ІІ Міжнародній науково-практичній конференції «Соціальна політика: концепції, технології, перспективи» (м. Київ, 22 вересня);

– V Міжнародній науково-практичній конференції «Музеї та реставрація у контексті збереження культурної спадщини: актуальні виклики сучасності», Національний Києво-Печерський історико-культурний заповідник (м. Київ, 24-25 вересня);

– VI Міжнародних Спаських наукових читаннях, присвячених 400-річчю створення Ніжинського козацького реєстрового полку, Ніжинський краєзнавчий музей імені Івана Спаського (Батурин-Ніжин, 16-18 вересня);

– ХХV Міжнародній науковій конференції «Могилянські читання», Національний Києво-Печерський історико-культурний заповідник (3-4 грудня);

– XXXVIII Міжнародній краєзнавчій конференції молодих учених: «Краєзнавство та краєзнавці: досвід минулого та сьогоденні завдання (до 120-річчя від дня народження професора А. Слюсарського)», Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна (м. Харків, 4 грудня);

– ХІ Міжнародній науково-практичній інтернет-конференції «Сучасні виклики і актуальні проблеми науки, освіти та виробництва: міжгалузеві диспути», Наукова платформа Open Science Laboratory (11 грудня).

Проводилося опрацювання матеріалів V «Карнабідівських читань», проведених 26-27 листопада 2020 р., для підготовки збірника наукових праць.

Проводилися археологічні дослідження на території стародавнього Чернігова (Єлецького монастиря) у складі Чернігівської експедиції Національного університету «Чернігівський колегіум» ім. Т.Г. Шевченка з 01.07.2020 р. по 31.07.2020 р.

Взято участь у консервації залишків Чернігівського магістрату ХVII ст. на території Валу (роботи проводилися у рамках знесення недобудови готельно-туристичного комплексу «Дворянське зібрання»).

Підготовлено та здано до Наукового архіву Інституту археології НАН України науковий звіт про науково-рятівні археологічні дослідження на території стародавнього Чернігова у 2018 р. (вул. Мстиславська, 3а, Чернігів-2020, Т І-ІІІ, 706 с.).

Продовжувалася робота над науковим звітом про археологічні дослідження в зоні реконструкції парку на Валу у 2019 р. (робота з кресленнями, складання опису індивідуальних знахідок; фото та графічна фіксація знахідок після реставрації).

Проводилася співпраця, відповідно до укладених угод, з Національним університетом «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, Національною академією образотворчого мистецтва і архітектури, Українським інститутом національної пам’яті, Музеєм історії Десятинної церкви, Центром культури та історії Київської Русі «Парк Київська Русь», Мезинським народним археологічним науково-дослідним музеєм. Мета: взаємодія установ для проведення науково-дослідницької та просвітницької діяльності.

У заповіднику працюють два кандидати історичних наук, народний архітектор України та один заслужений працівник культури України.