Tarve sisäilmatutkimuksille syntyy usein tilojen käyttäjien tekemistä havainnoista. Havaintoja voivat olla esimerkiksi terveysoireet, poikkeavat hajut tai muutokset rakenteiden pinnoilla. Sisäilmatutkimuksen tarkoituksena on selvittää ongelmien syy, sijainti ja laajuus. Sisäilmaongelmat ovat usein monitahoisia ja niiden syntyyn ja laatuun vaikuttaa usea tekijä. Tämän vuoksi sisäilmatutkimuksen ohella on usein tarpeen selvittää tarkemmin myös rakenteiden ja laitteiden kuntoa.
Sisäilmatutkimuksen alkukartoituksen pohjalta laaditaan tutkimussuunnitelma, jossa määritetään tarvittavat tutkimukset. Sisäilmaa voidaan tutkia muun muassa ottamalla näytteitä sisäilmasta ja materiaaleista, tekemällä kosteusmittauksia ja rakenneavauksia, tutkimalla sisäilman olosuhteita (lämpötila, suhteellinen kosteus, hiilidioksidi yms.) sekä selvittämällä rakennuksen paine-eroja, ilmanvaihdon toimintaa ja rakenteiden ilmavuotoja. Sisäilmatutkimuksesta laaditaan kirjallinen raportti, jossa esitetään tehdyt tutkimukset, niiden tulokset sekä toimenpidesuositukset.