Die Erforschung der Artenvielfalt der Jetztzeit und vergangener Epochen ist eine der Hauptaufgaben an einem Naturhistorischen Museum. Auch das Ordnen von Arten zu Verwandtschaftsgruppen gehört zu den Hauptzielen der Arbeit.
Die Basis dafür liefern die Sammlungen. Sammeln zu wissenschaftlichen Zwecken begann im 18. Jahrhundert. Bis heute wurden etwa 1,4 Millionen Tierarten beschrieben, wobei Schätzungen über ihre wirkliche Zahl zwschen 10 und 30 Millionen betragen. Viele dieser noch unbekannten Arten dürften wegen Lebensraumzerstörung und Klimaveränderungen untergehen, bevor sie wissenschaftlich beschrieben sind. Denn die Zahl der Wissenschafter mit Spezialkenntnissen der verschiedenen Organismengruppen nimmt ständig ab. Da an den Universitäten kaum mehr Studenten zu Spezialisten für bestimmte Tiegruppen ausgebildet werden, sind die naturhistorischen Museen heute die letzten Bastionen, wo Artenkenntnisse vorhanden sind, weitergegeben werden und abgeholt werden können.
Sammlungen dienen nicht nur der Erhaltung und Vermehrung der Artenkenntnis, sondern sie sind auch Basis für die Erforschung der Evolution der Organismen. Vergleiche des Körperbaus heutiger Lebewesen mit Fossilfunden lassen Rückschlüsse auf das Aussehen und die Lebensweise von ausgestorbenen Formen zu und erlauben schlussendlich die Rekonstruktion längst vergangener Lebensgemeinschaften.