直接甲醇燃料電池以其潛在的高效率、設計簡單、內部燃料直接轉換、加燃料方便等諸多優點吸引了各國燃料電池研究人員對其進行多方面的研究。對DMFC的研究重點集中在以下幾個方面：
(1)DMFC性能研究
研究的內容主要有運行參數對DMFC的影響。這些參數包括如溫度、壓力、Nation類型、甲醇濃度等的影響。
(2)新型質子交換膜研究
質子交換膜是DMFC的核心部分。已經開發的質子交換膜有一二十種，如高氟磺酸膜、輻射接枝膜、非高氟化物(如BAM3G)、氟離子交聯聚合物(GoRE)及磷酸基聚合物等，但PEMFC中所使用的基本上都是全氟磺酸型質子交換膜。該膜適用于以氫為燃料的PEMFC，但在DMFC中會引起甲醇從陽極到陰極的滲透，這一現象是由于甲醇的擴散和電滲共同引起的。由于甲醇的滲透導致陰極性能衰退，電池輸出功率顯著降低，DMFC系統使用壽命縮短，因此要使DMFC進入商業化，必須開發性能良好、防止甲醇滲透的質子交換膜。
(3)甲醇膜滲透研究
DMFC研究中尚未解決的一個主要問題是甲醇從陽極到陰極的滲透問題，這在典型應用的全氟磺酸質子交換膜中尤為嚴重。
(4)電催化研究
迄今為止，在所有催化劑中，Pt-Ru二元和金催化劑被認為是甲醇氧化最具活性的電催化劑。以Pt和Pt-Ru為基礎，研究人員也對其他二元、三元或四元合金進行了廣泛的研究。Pt-Sn是僅次于Pt-Ru的另一種類型催化劑，但人們對Sn的沉積方式、作用機理等仍有爭議，存在許多不一致的看法。