В качеството си на най-богатия природонаучен музей в Югоизточна Европа, Националният природонаучен музей изучава, съхранява и популяризира обекти на живата и нежива природа в България и чужбина. Със забележителната си научна колекция и впечатляващи изложби, музеят си печели репутация на една широко уважавана институция за последните над 100 години. 
Проучванията са свързани с най-новите национални и международни приоритети в следните сфери: Биоразнообразие, Палеонтология и еволюция, Екология, Минералогия и Опазване на природата. 
Събираните в течение на повече от 100 години колекции на НПМ включват над 400 вида бозайници, над 1200 вида птици, стотици хиляди насекоми и други безгръбначни, обширна херпетологична и ихтиологична колекции, около една четвърт от минералните видове в света. В колекциите се съхраняват редки и изчезнали видове, както и типусите на много нови за науката видове животни, описани и депозирани в НПМ от наши и чужди специалисти въз основа на богат материал, събран от България и над 60 други страни от създаването на музея до наши дни.