A missão do Museu é promover o interesse dos visitantes pelas ciências naturais, por meio de exposições, educação e pesquisa. É objetivo do Museu preservar o patrimônio natural, histórico e cultural do Brasil. No acervo do Museu encontra-se uma das principais coleções de mamíferos fósseis da América do Sul, além de coleções da fauna brasileira atual de mamíferos, aves, répteis e anfíbios, com especial destaque para as espécies do cerrado. A equipe do Museu desenvolve pesquisas nas áreas de paleontologia, zoologia e conservação da natureza.