In het museum is een onderzoeksinstituut gevestigd. Het draagt de naam Sculptuur Instituut. Deze instelling wil het onderzoek bevorderen naar de moderne en hedendaagse beeldhouwkunst. Hiertoe voert het een handbibliotheek van zo'n 13000 banden en een beelddocumentatie van de collecties van museum Beelden aan Zee. De bibliotheek is voor publiek toegankelijk.

Aan de Universiteit Leiden is een bijzondere leerstoel gevestigd vanwege het Sculptuur Instituut. Deze leerstoel wordt bezet door oud-directeur Jan Teeuwisse. Hierdoor is het mogelijk universitaire werkgroepen op master- en bachelorniveau aan te bieden en scripties en promoties te begeleiden. 

Het Instituut voert twee publicatiereeksen. De eerste is getiteld de Monografieën van het Sculptuur Instituut, en bevat oeuvrecatalogi van Nederlandse beeldhouwers. De tweede reeks is een jaarboek getiteld Sculptuur Studies. De studies bevatten essays en andere kunsthistorische verhandelingen over moderne en hedendaagse beeldhouwkunst. Een laatste functie van het Instituut is de verzorging en ondersteuning van collectiebeheer en tentoonstellingsbedrijf van het museum.