Eine besonders herausgehobene Position nimmt der Verteidigungsausschuss dadurch ein, dass er sich als einziger Ausschuss selbst als Untersuchungsausschuss einsetzen kann (Art. 45a Abs. 2 Grundgesetz). Bei allen anderen Ausschüssen ist dazu ein entsprechender Parlamentsbeschluss erforderlich. Ein Untersuchungsausschuss ist die stärkste Waffe des Parlaments, um Regierungsverhalten zu kontrollieren. So kann der Untersuchungsausschuss selbst Aufklärung im Rahmen einer Beweiserhebung, z. B. mittels Zeugenbefragungen oder Akteneinsichten, betreiben.
Das Untersuchungsverfahren gestaltet sich im Wesentlichen ähnlich wie dasjenige eines nach Art. 44 Abs. 1 Grundgesetz eingesetzten herkömmlichen Untersuchungsausschusses. Die relevanten Verfahrensregelungen enthält das 2003 verabschiedete Gesetz zur Regelung des Rechts der Untersuchungsausschüsse des Deutschen Bundestages (PUAG). Nach § 34 Abs. 4 PUAG gelten die Vorschriften dieses Gesetzes auch für das Verfahren des Verteidigungsausschusses als Untersuchungsausschuss. Im Übrigen enthält § 34 PUAG einige Sonderregelungen, um der besonderen Situation des Verteidigungsausschusses als Untersuchungsausschuss Rechnung zu tragen. So führt z. B. die Mitgliederidentität zwischen Verteidigungs- und Untersuchungsausschuss zu der Regelung, dass der oder die Vorsitzende des Verteidigungsausschusses zugleich auch dem Untersuchungsausschuss vorsteht. Eine weitere Sonderregelung enthält das Grundgesetz selbst in Art. 45a Abs. 3 Grundgesetz, der den Art. 44 Abs. 1 Grundgesetz, der u. a. der Grundsatz der Öffentlichkeit der Beweisaufnahme postuliert, auf dem Gebiet der Verteidigung für unanwendbar erklärt.
Die letzten beiden Male hat sich der Verteidigungsausschuss in den Jahren 1998 und 2006 als Untersuchungsaussschuss konstituiert. Dabei ging es um die Untersuchung rechtsextremistischer Vorfälle in der Bundeswehr (1998) sowie um die Vorwürfe von Murat Kurnaz, er sei in Afghanistan von Angehörigen der Bundeswehr misshandelt worden (2006).