Ważnym elementem funkcjonowania Muzeum Przyrody jest działalność naukowo-badawcza, ściśle powiązana z badaniami przyrodniczymi w terenie. Pracownicy merytoryczni od lat prowadzą badania związane z rozmieszczeniem i monitoringiem wybranych, rzadkich gatunków zwierząt, przede wszystkim ssaków, ptaków i owadów. Prowadzone są badania faunistyczne i ochroniarskie, a ich praktycznym efektem są, między innymi, nowo tworzone rezerwaty przyrody, użytki ekologiczne i strefy ochrony. Wyniki tych prac publikowane są w czasopismach krajowych i zagranicznych, a także prezentowane na zjazdach i konferencjach naukowych w kraju i za granicą.
