La investigación científica es una parte importante de la actividad del Museu de Ciències Naturals de Barcelona desde sus orígenes, con el objetivo de estudiar e interpretar la diversidad de la vida y de las estructuras geológicas que le dan apoyo, con especial atención a los medios mediterráneos. En esta labor, el Museo se centra tanto en la investigación basada en las colecciones como en el estudio de las especies en su medio natural, evaluando las interacciones con el entorno y entre ellas.