Zu den klassischen Aufgabenbereichen des Museums gehört neben Sammeln und Bewahren die Forschung. In einem Regionalmuseum bieten sich vor allem stadtgeschichtliche und heimatkundliche Themen zur Untersuchung an.
So gibt es innerhalb des Heimat- und Museumvereins beispielsweise eine Arbeitsgemeinschaft mit dem Ziel der Erfassung alter Bausubstanz. Hierunter fallen nicht nur denkmalgeschützte Objekte, wie der alte Bahnhof von 1847, sondern auch andere alte Bauten, deren Geschichte und Geschichten es für die Nachwelt zu erhalten gilt.
Auch das Bewahren mündlicher Überlieferungen ist ein wichtiger Zweig. In den Erlebnisberichten der Teilnehmer vom „Gesprächskreis Winsen damals“ spiegelt sich die Alltagsgeschichte des 20. Jahrhunderts wider. Die gewonnenen Informationen helfen auch vielfach bei der Datierung von musealen Objekten und Fotos.
Weitere Schwerpunkte bilden die Erforschung der Trachten und Stickereien der Winsener Marsch sowie der Person J. P. Eckermanns, der 1792 in Winsen an der Luhe geboren wurde.

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