Η συντήρηση και η φυσικοχημική έρευνα των αρχαιοτήτων υπάγονται στο Τμήμα Συντήρησης, Φυσικών – Χημικών Ερευνών & Αρχαιομετρίας. Στις αρμοδιότητες του Τμήματος περιλαμβάνονται η έρευνα για μεθόδους και υλικά συντήρησης των αρχαιοτήτων και για την επιτελεστικότητά τους, η αρχαιομετρική έρευνα, η εκπόνηση μελετών συντήρησης, η συντήρηση καθαυτό (προληπτική και ενεργητική), ο σχεδιασμός και η κατασκευή βάσεων στήριξης, η εγκατάσταση και απεγκατάσταση περιοδικών εκθέσεων, η συνοδεία αρχαιοτήτων σε εκθέσεις στην Ελλάδα και το εξωτερικό και η γνωμάτευση για την αυθεντικότητα αμφισβητούμενων αντικειμένων.

Το Τμήμα Συντήρησης, Χημικών – Φυσικών Ερευνών & Αρχαιομετρίας του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου περιλαμβάνει πέντε  εργαστήρια:

1. Εργαστήριο Συντήρησης Αγγείων & Έργων Μικροτεχνίας
2. Εργαστήριο Συντήρησης Έργων Μεταλλοτεχνίας
3. Εργαστήριο Συντήρησης Γλυπτών
4. Εργαστήριο Συντήρησης Οργανικών Υλών, Χαρτιού και Αρνητικών Φωτογραφιών
5. Εργαστήριο Φυσικών Χημικών Ερευνών & Αρχαιομετρίας

Απασχολεί δεκαοχτώ (18) άτομα προσωπικό με διαφορετικές ειδικότητες: δεκαεπτά συντηρητές αρχαιοτήτων και έργων τέχνης και ένα χημικό. Το έργο τους παρουσιάζουν σε δράσεις του μουσείου, συνέδρια και ημερίδες, ενώ δημοσιεύουν σε πρακτικά συνεδρίων και επιστημονικά περιοδικά με κριτές.