Arkeologian tehtävänä on kerätä informaatiota ja esittää tulkintoja sellaisista ihmisen historian osa-alueista ja aihepiireistä, joista kirjallista tietoa on liian vähän tai ei lainkaan. Useimmiten arkeologia tutkii verraten kaukaista menneisyyttä, varhais- tai esihistoriaa, joka ulottuu miljoonien vuosien takaisiin aikoihin, jolloin ensimmäiset ihmiset elivät. Toisinaan arkeologinen tutkimus on kuitenkin tarpeen myös suhteellisen tuoreiden historiallisten tapahtumien selvittämiseksi. Esimerkiksi toinen maailmansota ja 1900-luvun diktatuurien aiheuttamat joukkotuhot ovat jo nyt myös arkeologisia tutkimuskohteita. Arkeologian tutkimusmenetelmiä sovelletaan joskus henkirikostutkimuksessa (ns. forenssinen arkeologia). Jopa sosiologista tutkimusta on tehty arkeologisesti esim. kaatopaikkojen muodostumista ja kulutustottumuksien muutoksia selvitettäessä.
Arkeologia käyttää paljon luonnontieteellisiä apumenetelmiä. 1980-luvulta lähtien yhteiskuntatieteellisten teorioiden ja tieteenfilosofian merkitys arkeologiassa on kasvanut voimakkaasti (ns. interpretatiivinen eli postprosessualistinen arkeologia). Monet arkeologian tutkimussuuntaukset tekevät tiivistä yhteistyötä kirjallisia lähteitä hyödyntävän historiantutkimuksen kanssa (esim. keskiajan arkeologia). Myös antropologia on tärkeä arkeologian lähitiede.
