Das Kabinett ist in fünf Mikrostrukturen unterteilt; jede davon beschäftigt sich mit einer bestimmten Phase des Studiums des Kunstobjekts und seiner bestimmten chemisch-physischen Charakterisierung.
Die Mikrostruktur Prove Non Distruttive [Nicht destruktive Proben] beschäftigt sich mit der ersten Phase der Studien und umfasst alle Analysen, für die keine Probenentnahmen vorgesehen sind (basierend also auf der Interaktion von Strahlung und Materie). Sie führt insbesondere UV-induzierte-Fluoreszenz-Analysen durch, Analysen von Fotoaufnahmen in Infrarot-Reflektographie mit mehreren Wellenlängen, wie auch radiographische Aufnahmen und Röntgen-Fluoreszenz-Analysen.
Aufgabe der Mikrostruktur Analisi Inorganiche [Anorganische Analysen] ist das chemisch-physische Studium der anorganischer Materialien, die im Kunstartefakt vorhanden sind: natürliche Pigmente und Synthese-Produkte, Matrizen anderer chemischer Natur, Minerale, Steinmaterial und Ablagerungsmaterial. Es werden auch stratigraphische Untersuchungen und Analysen mit dem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt, Mineralspuren-Analysen und Analysen mittels Ionenchromatographie. Darüber hinaus hat die Mikrostruktur die Aufgabe, das betreffende Material unter einem chemischen und morphologischen Aspekt zu bestimmen, indem man die zeitbedingten Veränderungen studiert.
Die chemische Untersuchung der Materialien organischer Natur fällt in den Zuständigkeitsbereich der Mikrostruktur Organische Analysen. Von Liganden (Proteine, Polysaccharide und Steroide) bis zu natürlichen und synthetischen Anstrichen, von den ursprünglichen oder durch die Restaurierung überlagerten Substanzen bis zu natürlichen Farbstoffen. Unter einem chemischen und molekularen Aspekt befasst sich die Struktur darüber hinaus auch mit der Bestimmung des vorhandenen Materials durch Untersuchung der mit der Zeit eingetretenen Veränderungen oder Reaktionen, zu denen es zwischen verschiedenen Materialien gekommen ist.
Die Mikrostruktur Biologische Analysen ist dagegen mit der Untersuchung all dessen befasst, was die „biologische“ Welt der Kulturgüter betrifft, wie die Patinen und die auf dem Artefakt feststellbaren „Angriffe“ biologischer Natur, die morphologische Untersuchung und die biologische Identifikation der Schädlinge, sowie die warenkundige Analyse der Gewebe und Stoffe, um deren Natur und Erhaltungszustand bestimmen zu können. Sie leitet auch die Ausarbeitung von Raumwerteüberwachungssystemen, mit denen festgestellt werden kann, ob Schädlinge vorhanden sind oder nicht.
Die Mikrostruktur Forschung und Entwicklung schließlich befasst sich mit allen Phasen der Kabinettforschung, indem sie mittels innovativer Technologien neue Methoden zur Untersuchung des Materials entwickelt und ausarbeitet. Zu den Forschungstätigkeiten gehören die Synthese und relative Charakterisierung natürlicher Materialien, die Entwicklung von Nanotechnologien für die Bestimmung verschiedener Restaurierungsprodukte und die Schaffung von Datenbanken organischer Materialien verschiedener Art.