Az Antik Gyűjtemény a magyarországi klasszika archaeológia egyik fontos tudományos műhelye.
A Gyűjteményben zajló tudományos munkát a 20. század első felében elsősorban Hekler Antal (1882–1940) szobrászati kutatásai, illetve Oroszlán Zoltán (1891–1971) terrakotta tanulmányai fémjelezték. A század második felében Szilágyi János György újra megalapította a magyar klasszika archeológiát, és bekapcsolta a nemzetközi ókortudományba. Ő hozta létre a Gyűjtemény szakkatalógus-sorozatát (Monumenta Antiquitatis extra fines Hungariae reperta), amellyel a magyar kutatás az e téren rá háruló egyik leglényegesebb és legnagyobb figyelmet érdemlő kötelességének tesz eleget. A köteteket a római “L’Erma” di Bretschneider, a világ egyik vezető régészeti könyvkiadója jelenteti meg.
A Gyűjteményben folyó tudományos kutatások jelentős része ma nemzetközi vagy hazai projektek keretében zajlik (ilyen például a római kori festett múmiaportrékat vizsgáló APPEAR, és a Seuso-kincs tudományos feldolgozását célzó kutatási projekt). Számos intézménnyel alakult kis szoros együttműködés (például Pécsi Tudományegyetem Klasszika-filológia Tanszék, Magyar Nemzeti Múzuem; Université de Fribourg, Német Régészeti Intézet).
A Gyűjtemény a gazdája két fontos adatbázisnak. Itt készül a Campbell Bonner Magical Gems Database (CBd), a császárkori amulettek egyik fontos csoportjának nemzetközi adatbázisa, ami immár nélkülözhetetlen eszköze a téma kutatásának. Szintén a Gyűjtemény szerkeszti a Hyperiónt, ami a magyarországi közgyűjtemények ókori anyagát mutatja be, a hozzájuk fűzött lexikonszócikkek, valamint külföldi múzeumok és lelőhelyek kapcsolódó anyagának kontextusában. Széleskörű tudományos együttműködésben valósul meg, szerzői a hazai ókortudomány jeles képviselői.
A Gyűjtemény kutatói évtizedek óta részt vesznek az egyetemi oktatásban is (Eötvös Loránd Tudományegyetem, Pécsi Tudományegyetem), műtárgyaira szakdolgozatok, doktori témák sora épül. A Szilágyi János György emlékére fiatal szakemberek számára alapított ösztöndíj szintén a Gyűjtemény anyagához kapcsolódó ókortudományi, művészettörténeti kutatásokat támogatja.