A investigação sobre o Teatro romano de Lisboa abarca múltiplas áreas.
Apesar de os vários estudos de âmbito construtivo e arquitectónico que se debruçam sobre o monumento, serem os mais importantes, muitos outros se encontram em curso. Estas múltiplas vias de investigação reportam-se ao espólio romano mas igualmente ao de outras épocas, de cronologia mais recuada e de épocas posteriores. Neste âmbito, os estudos de ceramologia constituem-se como os mais importantes, uma vez que a cerâmica fornece datações bastante fiáveis.
Com o intuito de estudar sistematicamente as colecções de cerâmica que actualmente enriquecem as reservas do Museu do Teatro romano criaram-se vários grupos de trabalho. Destaca-se a investigação realizada sobre a cerâmica da Idade do Ferro e sobre a cerâmica fina de época romana (terra sigillata; paredes finas; lucernas).
A par destes projectos, salientamos de igual modo, a investigação que se encontra em curso sobre o antigo Celeiro da Mitra, edifício detectado nas campanhas arqueológicas de 2001 e 2005 e sobre o qual é quase inexistente a informação documental que existe sobre esse edifício.
Outro tema de trabalho que tem vindo a ser desenvolvido diz respeito ao estudo e análise dos múltiplos elementos arquitectónicos do monumento. Isto engloba não apenas as peças que se encontram em exposição, como os capitéis, bases e fustes, mas, de igual modo, um numeroso conjunto de fragmentos que se encontra em reservas, como frisos, cornijas, capeamentos, e outros elementos de funcionalidade indeterminada. Todas estas peças têm vindo progressivamente a ser desenhadas, inventariadas e estudadas.