Muñoz Morcillo arbeitet zur Zeit an einem Habilitationsprojekt mit dem Arbeitstitel "Ekphrasis der Renaissance — Renaissance der Ekphrasis", welches von der Volkswagen Stiftung mit einem neunmonatigen Aufenthalt am Getty Research Institute (GRI), Los Angeles, unterstützt wurde. Zu seinen Forschungsinteressen gehören außerdem Fragestellungen zur Genealogie der Populärwissenschaft, zur Materialikonologie und Virtualisierung von Medienkunstwerken, sowie zur Kunst der US-amerikanischen Westküste. In der Lehre führt Muñoz Morcillo angewandte und interdisziplinäre Projekte durch.