Das Arbeitsgebiet der Madrider Abteilung erstreckt sich von Spanien über Portugal bis nach Marokko. Gegenstand der Forschung sind die Kulturen dieser Region vom Beginn der Menschheitsgeschichte bis zum Mittelalter. Die Arbeiten der Madrider Abteilung sind von Beginn an thematisch weit gefasst, diachron und interdisziplinär angelegt und der Personalstruktur der Abteilung angepasst. Einen besonderen Schwerpunkt stellt die Grundlagenforschung dar sowie die Quellenerschließung. Hierzu werden Ausgrabungen, Materialuntersuchungen und multidisziplinäre Studien durchgeführt, aber auch Workshops, Kolloquien, Tagungen sowie Kongresse veranstaltet. Auf die Einbindung in Verbundforschungen besonders in die Forschungscluster des DAI wird großer Wert gelegt. Dabei genießt die Nachwuchsförderung einen hohen Stellenwert. Die Forschungsarbeit schlägt sich in den regelmäßig herausgegebenen Publikationen der Abteilung nieder: einer seit 1960 jährlich erscheinenden Zeitschrift sowie drei monographischen Reihen, die seit kurzem auch digital erscheinen. Darüber hinaus wird in auswärtigen, nationalen wie internationalen Organen publiziert. Ausstellungen werden sowohl für Spezialisten als auch für die breitere Öffentlichkeit organisiert.

Ein wichtiger Aspekt der Tätigkeit besteht in der Pflege der wissenschaftlichen Beziehungen. In diesen Zusammenhang gehört auch die universitäre Lehre im In- und Ausland. Sämtliche von der Abteilung initiierten Unternehmungen sind in enger Zusammenarbeit mit ForscherInnen, Universitäten, Museen, Denkmalämtern und Forschungseinrichtungen Spaniens, Portugals und Marokkos konzipiert. Besonders eng ist die Kooperation mit deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen, aber die Internationalität ist selbstverständlich. Eine erfolgreiche Synergie gewährleistet die Zusammenarbeit mit der Zentrale und den Schwesterabteilungen, den Kommissionen, den Außen- und Forschungsstellen des DAI. Als Säulen der wissenschaftlichen Vernetzung spielen zudem die Korrespondierenden Mitglieder eine wichtige Rolle. Ihnen bietet die Abteilung ein eigenes Forum des Dialogs.

Besonderes Potential für die Forschung und Attraktivität für Kooperationen sind über die Bibliothek und die Archive der Abteilung verfügbar, die mit ihren Schwerpunkten, dem Umfang und der Zugänglichkeit in den Gastländern einmalig sind. Durch die Digitalisierung erreichen die Bestände ein immer größer werdendes Publikum.

Zu den Alleinstellungsmerkmalen der Abteilung zählt, dass sie in Spanien die einzige ausländische archäologische Einrichtung ist. Verwandt, jedoch multidisziplinär orientiert ist die französische École des hautes études hispaniques et ibériques (Casa de Velázquez, Madrid). Vor allem auf dem Gebiet der Nachwuchsförderung ist die Zusammenarbeit beider ausländischen Vertretungen eng.

Gegenwärtig sind an der Abteilung Madrid sechs wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter tätig, die leitende Direktorin, der wissenschaftlicher Direktor, drei Referenten, sowie eine Wissenschaftliche Hilfskraft. Zudem arbeiten an der Abteilung zwei Bibliothekarinnen, eine Bibliotheksgehilfin, eine Fotografin, ein Mediendesigner, eine Sekretärin und zwei Pförtner.

Neben dem Sitz in Madrid unterhält die Abteilung Madrid eine Forschungsstelle in Lissabon. Als weitere Einrichtung des DAI ist in Spanien die Kommission für Alte Geschichte und Epigraphik tätig, seit 1997 mit einer eigenen Niederlassung in der Universität von Alcalá de Henares vertreten. Sie widmet sich dem Corpus Inscriptionum Latinarum.