Науково-дослідна діяльність – вивчення комплексів фосилій здійснюється у фундаментальному і прикладному аспектах. Фундаментальний полягає в розробленні, удосконаленні й уточненні теоретично-методологічних засад використання фосилій (законів, принципів, правил, методів, методик) – як одного з засобів стратифікації і кореляції осадових товщ, обґрунтуванні виділення місцевих, регіональних і глобальних стратиграфічних підрозділів різного рангу і підпорядкування (геологічних тіл і стратиграфічних границь), з’ясуванні їх просторово-часових співвідношень, визначенні біостратиграфічних критеріїв для зіставлення з підрозділами МСШ. Прикладний – у побудові моделей осадових басейнів з метою пошуків родовищ корисних копалин. У цьому контексті фосилії і геологічні розрізи (стратотипи) – це еталонний матеріал, який слугує предметом для порівняння з іншими аналогами регіонів України і світу, і формує науково-теоретичну базу виділення стратонів стратиграфічними методами, акумуляцію і локалізацію промислових покладів корисних копалин у літосфері.
Створення каталогів і цифрових баз даних.
Участь у науково-дослідних проектах.
Освітньо-культурна діяльність – навчальні колекції, які використовують для самостійної (творчої) роботи студенти, учні різних навчальних закладів.
Тематично-експозиційні виставки фосилій викопних решток фауни і флори Палеонтологічного музею використовують у навчальному процесі студенти геологічного, біологічного, географічного та ін. факультетів і Природничого коледжу Львівського національного університету імені Івана Франка, педагогічних спеціальностей інших навчальних закладів України та світу. Структура й тематика Палеонтологічного музею узгоджується з навчальними програмами курсів основи палеонтології, систематичної палеонтології, історичної геології, еволюції біосфери, цікавої палеонтології, стратиграфії, біостратиграфії, палеоекології, седиментології, палеогеографії, методів палеонтологічних досліджень, геології каустобіолітів, геології вугільних родовищ, геотуризму та ін. Фонди музею постійно використовують у навчальному процесі та під час проведення наукової роботи, навчальних практик на геологічному факультеті.
Популяризаційна діяльність – проведення лекцій-екскурсій для різних верств населення з метою розширення світогляду, ознайомлення з природною, культурною та історичною спадщиною не лише території України, а й інших регіонів.