Det finns ett antal metoder tillgängliga för neonatal forskning, forskning som involverar studier på spädbarn vid och kort efter födseln. Etiska problem gör alternativ som experimentella studier svåra och ibland omöjliga, vilket kräver att människor utformar studier på kreativa sätt för att få den data de behöver. Forskare som arbetar inom detta område kan inkludera läkare, epidemiologer och människor som sociologer som är intresserade av de större sociala konsekvenserna av neonatal sjuklighet och dödlighet.
Den mesta neonatalforskningen omfattar observationsstudier. Istället för att sätta upp experimentella förhållanden för att testa och utforska teorier fokuserar forskarna på att observera en population av intresse. De kan rekrytera försökspersoner från början genom att be föräldrar om lov att använda sina spädbarn i forskning, och de kan också göra retrospektiva studier. I en retrospektiv studie undersöks i efterhand journaler och annat material som rör en population, såsom spädbarn som dör av plötslig spädbarnsdöd eller spädbarn med kraniofaciala defekter för att samla in information.
Det är också möjligt att registrera spädbarn i kliniska prövningar, så länge de är noggrant utformade. Människor som vill utveckla nya operationer, medicintekniska produkter och andra behandlingar behöver så småningom arbeta med mänskliga försökspersoner för att se om behandlingen är effektiv och identifiera problem som måste åtgärdas. I dessa studier rekryterar människor patienter genom att diskutera studien med sina föräldrar. Föräldrarna kan bestämma om de vill utöka samtycke. Användning av placebo kan vara begränsad av etiska skäl. Föräldrar som väljer att delta i denna typ av neonatal forskning kan få tillgång till nya behandlingar och få vård gratis.
Neonatal forskning kan också involvera studier av datainsamling som involverar interaktion med föräldrar och vårdgivare för att lära sig mer om livskvalitet för spädbarn och specifika hälsoproblem i ett givet samhälle. Dessa kan innefatta undersökningar och intervjuer. Denna typ av neonatal forskning kan användas för att stödja observationsstudier som genomgångar av medicinska journaler; en forskare kan till exempel hävda att miljöförhållanden som avslöjas i en undersökning har något att göra med ovanligt höga eller låga sjukdomsfrekvenser.
Som med all medicinsk forskning kan neonatal forskning inte bedrivas utan samtycke och deltagarna måste vara fullständigt informerade. Eftersom spädbarn saknar den juridiska kapaciteten att förstå och samtycka till forskning, har deras föräldrar befogenhet att agera på deras vägnar. Ett område som är särskilt känsligt inom neonatal forskning är obduktioner av spädbarn. Dessa kan ge värdefull medicinsk utbildning, samt erbjuda viktig information, men människor är ofta ovilliga att be om samtycke från föräldrar för obduktioner. Flera studier har faktiskt föreslagit att föräldrar ofta samtycker fritt när de tillfrågas eller informeras om tillgången på obduktion, inte bara för att ytterligare medicinsk forskning, utan för att förstå omständigheterna som ledde till en neonatal död.