У 2006 та 2008 роках у музеї проведено Всеукраїнські конференції «Читання Марка Грушевського». Матеріали конференцій «Іграшка, гра, дитина: від обрядової субстанції до сучасних моделей виховання» та «Лялька: знак, образ, функція» були надруковані у Видавничому домі «Стилос» (м. Київ ) за редакцією доктора мистецтвознавства О.С. Найдена.
Одним з напрямків наукової роботи є організація та проведення конкурсів. Починаючи з 50-их років минулого сторіччя періодично проводяться тематичні конкурси на кращу іграшку: технічну , образну, м’яконабивну, театральну, дидактичну, на кращу ляльку тощо).
Фонди музею задіяні для консультативно-методичної роботи як навчально-наочна база, для учнів та студентів вищих навчальних закладів, учителів, вихователів, методистів, інших педагогічних кадрів. Спеціалістами Державного музею іграшки читаються лекції, проводяться семінари. На замовлення бібліотек, районних відділів освіти проводяться віртуальні екскурсії. На базі музею здійснюється підготовка курсових та дипломних проектів.
Фахівці музею щороку готують публікації науково-популярних статей, матеріалів і тез наукових конференцій, каталогів, оглядів наукових цінностей, готують експозиційні плани, виступають у засобах масової інформації (газети, журнали, теле-радіопередачі.
Періодично для широкого кола зацікавлених осіб проводяться майстер-класи тематично пов’язані з черговою експозицією.