A denevérkutatásban alkalmazott módszerek sokfélék lehetnek, mindig a vizsgálat jellegének függvényében alakulnak. A faunisztikai felmérések során az adatok egy része a szálláshelyeken található példányok meghatározásából, a telelő denevérek számlálásából származik. A kutatók a lehető legtöbb potenciális denevérszállást (barlangot, pincét, templompadlást) ellenőrzik, hogy a denevérek számának változása adatolhatóvá váljon az egyes helyek tekintetében.

A nyári és őszi időszakban általánosan használatos módszer a hálóval történő megfogás. A kézben tartott állatok biztosan meghatározhatóak; esetenként gyűrűvel látjuk el őket, amelynek száma alapján a későbbiekben bármikor azonosíthatóak (akár újbóli megfogás, akár távcsöves megfigyelés alkalmával). A gyűrűzés segíti a denevérek vándorlásának követését, és élettartamukra vonatkozó adatokkal is szolgál. Az egyéb fogási módszerek közül a húrcsapda érdemel még említést: a keretre függőlegesen kifeszített vékony damilszálakat a denevérek nem veszik észre, így beléjük ütközve az alul elhelyezett vászonzsákba esnek. Mindkét fogási módszer kíméletes, a megfogott állatok nem sérülnek.

A kilencvenes évek új technikája a denevérek hangok alapján való határozása. A kisdenevérek magas frekvenciájú jelei az emberi fül számára nem észlelhetőek, így speciális szerkezetre van szükség a hangok hallhatóvá tételéhez. A legújabb denevérdetektorok olyan jó minőségben rögzítik a denevérek hangját, hogy a felvételt számítógéppel elemezhetjük – így a fajmeghatározás fáradságos munkája már a négy fal között végezhető el –, bár a tapasztalt kutatók ezekkel a műszerekkel a terepen is azonosítani tudják az egyes fajokat.
A denevérek vándorlása a gyűrűzésnél hatékonyabban követhető a rádiótelemetriás módszerrel. Az állatra felszerelt kisméretű adó meghatározott gyakorisággal bocsát ki jeleket, amelyek alapján a denevér helyzete beazonosítható. A módszert technikai okok miatt ma elsősorban kisebb területen belüli mozgások felderítésére alkalmazzák.
A denevérek rokonsági viszonyainak megállapításához szolgáltatnak adatokat a genetikai vizsgálatok, amelyeket általában a megfogott állatok szárnyvitorlájából speciális eszközzell kivágott kis bőrdarab alapján végeznek el. A mintavétel fájdalommentes, a mintázás során keletkezett apró sérülés nagyon hamar begyógyul.

Az új módszerek segítségével a kutatók sok érdekességet fedeztek fel: a 2000-es évek elején a hangja alapján írtak le Európában egy új denevérfajt, a szoprán törpedenevért (Pipistrellus pygmaeus), míg a nimfadenevért (Myotis alcathoe) genetikai módszerrel azonosították.