上海博物館于1960年建立了文物保護技術科學實驗室，是國內博物館系統成立的第一個實驗室。至1995年，它已發展成為擁有書畫文物保護、金屬文物防腐蝕、漆木器保護、青銅器制作技術研究、古陶瓷成份分析、熱釋光測定文物年代、激光全息攝影、軟Ｘ射線檢測，以及博物館環境監測等多種專業的綜合實驗室。自1987年起承擔國家文物局文物保護技術上海檢測站的職責。

上海博物館1958年設立文物修復工場，主要是修復、復制本館珍藏品，同時也為兄弟博物館和國外博物館修復文物、裝裱書畫。

37年來，修復了館藏青銅器、陶瓷器1400余件，如原來殘缺的商父丁卣，破碎成70多片的西周曲折雷紋卣，從廢銅中搶救出來的一對殘損嚴重的春秋早期龍耳尊，經過精工修復，恢復了原貌。

工場還裝裱了館藏書畫1800余件，其中不少是流傳有緒的重要文物，如王羲之《上虞帖》、唐孫位《高逸圖卷》等，經過精心裝裱，得以妥善保護。尤其是出土時已成“書餅”的《明成化說唱本》，經過文物保護科技人員與書畫裝裱能工巧匠的通力合作，使說唱本得以完善地保存。

為了陳列需要，工場還人工臨摹了書畫名家佳作30余幅，如臨摹了唐孫位《高逸圖卷》、宋趙佶《柳鴉蘆雁圖卷》、元王蒙《青卞隱居圖軸》、明文徵明《春深高樹圖軸》等，按真本原大復制，無論尺幅、色調、氣質，以及裝裱工藝均與真跡無異，達到亂真的程度。這些臨摹復制品，曾在日本、南斯拉夫、澳大利亞等國展出，各國 藝術家大為贊賞。

該館還編著有圖冊《上海博物館藏畫》、《上海博物館藏青銅器》、《上海博物館藏陶瓷器》、《上海博物館》、《上海博物館藏印》、《上海博物館藏明清法書》、《明成化說唱本》以及其他專題圖冊等數十種。年刊為《上海博物館集刊》。