В научном содружестве со сторонними научно-исследовательскими организациями заповедник проводит исследования по следующим направлениям: Московский зоопарк – «Мониторинг надземных членистоногих», Зоологический институт РАН – Фауна воробьиных птиц», Институт проблем экологии и эволюции – «Структура поселений птиц», Институт Альтера – «Экологические успехи размножения куликов», WIWO – «Мониторинг бухты Медуза», Музей зоологического института РАН – «Изучение териофауны», Азово-Черноморская орнитологическая станция – «Орнитологический мониторинг бухты Медуза», Институт проблем экологии и эволюции- «Некоторые аспекты экологии арктических видов гусей», Институт устойчивых сообществ – «Мониторинг орнитофауны Большого Арктического заповедника», ВНИИ природы Минприроды РФ «Исследования ихтиофауны ГПЗ Большого Арктического», ФГУНПП «Аэрогеология» - «Создание геоинформационной системы в ГПЗ Большой Арктический».