Il Museo promuove e realizza studi e ricerche volte alla conoscenza del territorio.
A Venezia la specificità dell'ambiente lagunare e la ricchezza delle valenze naturalistiche presenti si uniscono ad una presenza umana millenaria, che ha determinato lo sviluppo di una delle città storicamente ed artisticamente più importanti del mondo.
Testimonianza di questo eccezionale ambiente naturale e dell'antichissima storia di ricerche su di esso sviluppatosi è fornita dalle ricche collezioni scientifiche conservate nel Museo. Gran parte delle collezioni storiche provengono infatti da naturalisti che hanno dato fondamentali contributi alla conoscenza della laguna di Venezia e del territorio circostante. Il loro lavoro su ambienti e comunità di organismi locali ha portato spesso alla descrizione di nuove specie; si ricordano in tal senso i lavori di Giuseppe Olivi e Giandomenico Nardo, entrambi nativi della vicina Chioggia.
Questa attenzione rivolta all'ambito locale viene tuttora mantenuta dal Museo, che prosegue gli studi sugli aspetti naturalistici del territorio sia con autonome ricerche, sia in collaborazione con altri Enti ed Istituzioni scientifiche.
Di particolare rilievo sono i monitoraggi e le ricerche sulla laguna di Venezia e la sua fauna, tra cui l'indagine sulla diffusione delle specie alloctone marine e lagunari ed i censimenti faunistici.