研究所の移り変わりを見ると、製造の第一線と研究とのつながりを重視して主力の酒蔵の構内に研究所を設置し、先端科学を実際の生産に応用するという研究体制を確立してきたことがわかる。

1907（明治40）年、創立まもない醸造試験所（現・醸造研究所）から派遣された大蔵技官・鹿又親（かのまた・ちかし）が、月桂冠の北蔵にひと冬滞在し、当時最新の科学技術を用いてその醸造法について研究調査を行った。その様子を見ていた11代目大倉恒吉は、酒造りに科学的な管理技術を取り入れる必要を痛感するに至った。

1909（明治42）年、北蔵の構内に「大倉酒造研究所」を設け、鹿又技師の紹介で東京帝大卒の浜崎秀を月桂冠初の技師として採用。これが月桂冠の研究所の始まりである。1913（大正2）年、研究のための蔵として機能していた大賞蔵にも新たに研究所を設けた。

1927（昭和2）年、日本初の冷房付き鉄筋コンクリート造り「昭和蔵」が竣工。1929（昭和4）年、蔵に隣接して分析室兼事務所を設置した。各蔵のもろみ、製品は、ここで一括して分析を行うようになった。

1939（昭和14）年、大賞蔵にあった研究所の建物を昭和蔵へ移築し、社内の研究機関を一箇所にまとめた。このころ「麹の酵素に関する研究」論文などを学会誌に発表する一方、技術管理、品質管理の機能も果たすようになった。

1982（昭和57）年には、日本で初めての四季醸造蔵「大手蔵」構内に2階建ての研究所を新築。1990（平成2）年、「月桂冠総合研究所」と名称を改め、1987（昭和62）年に新築した昭和蔵の「検査開発センター」と両輪で、新規微生物の開発から醸造技術、製品開発まで幅広い研究に取り組んでいる。

(1)コップ付小瓶の開発
明治43年コップ付小瓶を考案し、初めて駅売用として販売した。

(2)防腐剤(サリチル酸)無し清酒の販売
明治44年、清酒の殺菌条件等の科学的解明をもとに、業界に先がけて「防腐剤無し瓶詰月桂冠」を開発し、大阪市立衛生研究所の「衛生無害防腐剤無し」の封緘をして販売した。

(3)褐色瓶詰清酒の販売
清酒の品質劣化を防ぐため、昭和3年に褐色瓶に詰めた清酒を販売した。

(4)麹α-アミラーゼに関する研究
昭和10年から22年にかけ、麹α-アミラーゼの研究を行うことにより、清酒醪における酵素の挙動を明らかにした。α-アミラーゼに関し、嚆矢の研究となった。

(5)白ボケの研究
清酒の清澄度についての研究を行い、「白ボケ」の除去法や、予知法を開発した。

(6)四季醸造蔵の建設
「連続蒸米機」「立体二室型自動製麹機」「自動圧濾圧搾機」「連座式自動精米装置」など醸造工程を近代化することにより、昭和36年業界トップをきって四季醸造システムを完成させた。

(7)火落菌の検出法の開発
清酒を腐造させたり火落ちさせる乳酸菌群を迅速に検出できる「NS」培地等を開発した。

(8)常温流通生酒の開発
未加熱の生酒を膜技術の応用により常温流通できるように開発した。

(9)清酒の香気に関する酵素の研究
吟醸酒の香りの主成分について、酵素レベルで研究を行うと共に、それらの高生産する酵母を開発した。醸造協会はその特許の実施契約に基づきこの性質をもつ酵母を造成・販売を行っている。

(10)清酒の酒質劣化成分に関する研究
清酒を劣化させるエチルカルバメート(ECA)について、その測定法や除去法を国税庁醸造試験所等と共同で研究を行った。また、ECA生成の前駆体である尿素を分解する酸性ウレアーゼを武田薬品と共同で開発した。現在その酵素は国税庁指定物品として武田薬品から販売されている。

(11)新しい清酒醸造法の開発
新しい原料処理法を開発することにより、最も従来の方法に忠実な醸造法を確立した。この方法により、目標品質の清酒の醸造を容易なものとした。

(12)清酒酵母の胞子形成に関する研究
清酒酵母の胞子形成不全に関する要因を解明し、交配育種を容易にする手法を開発した。

(13)清酒やその副産物に関する機能性の研究
清酒や酒粕及びその副産物中に抗痴果症に関する生理活性物質が含まれていることを明らかにした。