Преобладаващата част от научната дейност в музея е посветена на животинския свят. Снимка (c) С. Бешков
Отдели
Музеят има четири научни отдела — Палеонтология и минералогия, Ботаника, Безгръбначни животни и Гръбначни животни. Преобладаващата част от научната дейност е посветена на животинския свят. Обръща се особено внимание на биоразнообразието на България и съседните страни и на описването на нови таксони от много страни в света.
Обект на научните изследвания по палеонтология са фосилни бозайници и птици. В областта на минералогията се изследват пегматитови минерализации в интрузиви с негранитен състав и метаморфити…
Провеждат се изследвания в областта на хорологията, систематиката, таксономията, фитогеографията, екологията и физиологията на различни видове растения от България…
Научните изследвания са в областта на таксономията, фаунистиката, зоогеографията, филогенията, морфологията и екологията на акари, псевдоскорпиони, стоножки и насекоми…
Провеждат се научни изследвания върху видовото разнообразие, разпространението, морфологията, биологията, екологията, филогенията и консервационната значимост на гръбначните животни…