딥 리서치(Deep Research)는 챗GPT에 통합된 AI 에이전트로, 사용자가 지정한 주제에 대해 5분에서 30분간 자율적으로 웹을 탐색해 출처가 포함된 보고서를 생성하는 기능이다. 2025년 2월에 처음 도입되었으며, 초기에는 o3 모델을 기반으로 했지만 2026년 2월 업데이트를 통해 GPT-5.2 기반으로 개선되었고, '인류의 마지막 시험' 벤치마크에서 26.6%를 기록하며 딥시크 R1(9.4%)이나 GPT-4o(3.3%)를 크게 앞질렀다. 다만 오픈AI는 이 도구가 가끔 사실관계에 대한 환각(오류)이나 잘못된 추론을 일으킬 수 있다고 인정했으며, 서리 대학교의 앤드루 로고이스키는 사용자가 사후 검증 없이 결과물을 그대로 채택할 유혹을 느낄 수 있다고 경고했다. 이용 등급은 플랜별로 차등 적용되며, 프로 구독자(월 200달러)는 월 250건, 플러스·팀·엔터프라이즈 사용자는 25건, 무료 사용자는 5건의 '경량' 쿼리를 사용할 수 있다. 2025년 4월에는 o4-mini 기반의 '경량' 버전이 무료 사용자에게 제공되기 시작했고, 2026년 2월 업데이트에서는 특정 사이트로 범위를 제한하거나 MCP 서버를 통한 추가 데이터 연결, 개선된 UI 등이 추가되었다.