Museets grundlæggelse er uløseligt knytter til genskabelsen af Frederiksborg efter branden i 1859. Slottet, dets brug og dets betydning gennem historien som en konkret scene for historiske begivenheder er væsentlige elementer i museets forskning og formidling.
I de senere år har museet blandt andet arbejdet med Audienssalens historie i relation til et større restaureringsprojekt, der fandt sted 2012-16 med støtte fra A.P. Møller Fonden. I 2012 udgav museet i samarbejde med Slotskirken og Orgelselkabet en bog om Compenius-orglet, der i 2019 blev fulgt op med et dokumentationsbind med tegninger og kilder, der knytter sig til instrumentet. Ved 400-året for Slotskirkens indvielse i 2017 blev udgivet en bog, hvor forskere fra museet sammen med eksterne behandlede kirkens bygningshistorie, brug og udsmykning.
Siden 2016 har museet arbejdet med Marmorgalleriets historie i relation til et restaureringsprojekt, der er blevet gjort muligt takket være støtte fra Carlsbergfondet og A.P. Møller Fonden.