Наукова робота музею, сьогодні, полягає у дослідженні музейних колекцій, які налічують понад 180 тисяч зразків та підготовці ґрунтовного видання щодо історії Музею. Нажаль, за понад 230-літню історію Зоологічного музею, каталогів його колекцій не було складено, а його становлення та розвиток мають чимало «білих» плям.
Результати досліджень історії музею та колекцій висвітлено в низці тез, статей та фундаментальних енциклопедичних видань, зокрема: «Енциклопедії Львівського університету», «Енциклопедії Сучасної України», «Енциклопедії Львова» та «Енциклопедії НТШ»).
Протягом історичного часу, у частини колекцій чи окремих музейних предметів були втрачені етикетки. Тому співробітники музею ведуть дослідження з відновлення історії колекцій та окремих музейних зразків (їх походження, оформлення, авторство), а також проводять каталогізацію фондів. Зокрема, з 2000 року, опубліковано 8 каталогів колекцій.
Крім того, ведуться дослідження пов’язані з морфологією тварин, рідкісними, зникаючими та вимерлими видами; роботи щодо охорони природно-заповідного фонду України та розширення мережі природоохоронних території.
З метою збору наукового матеріалу, з 1997 року, співробітники Музею спільно з кафедрою зоології здійснюють щорічні польові експедиції на територію Західного Полісся (Волинська і Рівненська область). З 1999 року, при Музеї працює громадська організація «Західно-Українська орнітологічна станція», яка займається дослідженням орієнтації та міграцій птахів, методом кільцювання. На сьогодні закільцьовано близько 36 тисяч птахів понад 100 видів.
У жовтні 2005 року, співробітниця музею Оксана Гнатина, спільно з колегами з Гданського університету взяла участь в експедиції до Єгипту, у Середню дельту Нілу, де проводили дослідження міграцій європейських птахів та вивчення їхнього фізіологічного стану.
Волонтери музею, співробітники кафедри зоології ЛНУ ім. Івана Франка та вітчизняні науковці постійно поповнюють колекції Музею цікавими зразками привезеними з багатьох країн Європи, а також з Антарктиди, Північної Америки тощо.
Упродовж 2019 року співробітники зоологічного музею працювали над вивченням колекцій музею та проводили індивідуальні й групові дослідження (експедиційні виїзди) в межах Львівської, Волинської, Рівненської та Закарпатської областей. Усі роботи здійснювали в межах фінансування музею, як об’єкта Національного надбання. Дослідженнями були охоплені хребетні і безхребетні тварини, зокрема з класів: Птахи, Плазуни і Земноводні, Комахи та Dorylaimea (типу Нематода).
Дослідження птахів, зокрема міграцій куликів і гніздової біології одного з модельних видів – баранця великого Gallinago media, занесеного до Червоної книги України. Роботи вели спільно та відповідно до українсько-білоруського проекту “Polesia – Wilderness without borders. Protecting one of Europe’s largest natural landscapes” (Полісся – дика природа без кордонів: збереження одного з найбільших природних регіонів Європи). Протягом сезону досліджень перевірено сім токовищ баранців звичайних та одне – виявлене вперше. На чотирьох токовищах птахи були присутні і провявляли активність, а ще чотири – цього річ не відвідувалися птахами, два з яких були затоплені паводковими водами (Рівненська обл.) і два – втрачені внаслідок втрати води (Волинська обл.).
Науковими співробітниками зоологічного музею і кафедри зоології проводилися дослідження та моніторинг загибелі земноводних і плазунів в межах Природного заповідника «Розточчя» та на модельних ділянках Львівської і Закарпатської областей.
У поточному році, спільно зі співробітниками Інституту зоології ім. І. Шмальгаузена НАН України (Київ) та Інституту геологічних досліджень НАН України (Київ) продовжено дослідження колекції каспійських молюсків зібраних академіком Карлом-Ернстом фон Бером, зокрема на систематичному і генетичному рівнях.
Загибель тварин на автошляхах відома та давно досліджувана тема в світі. В Україні ця проблема недостатньо вивчена і практично не висвітлюється назагал. Загальнодоступна статистика по країні зводиться до цифр про наїзди транспортних засобів на домашніх тварин чи великих ссавців. Проте, саме земноводні займають перше місце серед кількості жертв автотранспорту. Саме тому основною метою роботи наших співробітників було встановити рівень смертності земноводних на автошляхах Закарпатської області. Роботи виконані у співфінансуванні з британським фондом «Rufford Foundation».
В цілому дослідженнями було охоплено усю Закарпатську область, а це майже 700 км автошляхів різної категорії (Т-0712, Т-0728, H-09, H-13, M-06, M-08, M-23, M-24, M-25). В результаті обстежено 84 ділянки загальною протяжністю 36,6 км, які відвідували двічі протягом весни (квітень-травень 2019). Після виявлення розчавлених особин земноводних їх усували з дорожнього полотна. За час весняної міграції загиблими було виявлено 341 особину дев’яти видів земноводних. Чисельною є ропуха сіра (Bufo bufo), частка якої становить 73 % від усієї кількості земноводних. Менш чисельною та другою у переліку найбільш частих жертв автотранспорту, є жаба трав’яна (Rana temporaria) – 17,6 %. Перелік продовжують жаба прудка (Rana dalmatina) і саламандра вогняна (Salamandra salamandra) – по 2,7 %. Ще рідше трапляються зелені жаби (Pelophylax esculentus complex) – 1,5 % та квакша (Hyla orientalis) – 1 %. Ропуха зелена (Bufotes viridis), жаба гостроморда (Rana arvalis) та кумка червоночерева (Bombina bombina) сумарно становлять 1,5 % жертв автотранспорту на Закарпатті.
Виявлено сім ділянок з найбільшим різноманіттям (три види) проте значна частина ділянок представлена двома видами (15 ділянок) або одним (23 ділянки). Окрім цього, на автошляхах Закарпаття виявлено мертвими по дві особини ящірки прудкої (Lacerta agilis) та вужа звичайного (Natrix natrix), три розчавлених вужі водяних (Natrix tessellata) та два представники черепахи болотяної (Emys orbicularis).
Таким чином, жертвами автотранспорту на території Закарпатської області є дев’ять видів земноводних та чотири види плазунів. Основна частина з них – це два широко розповсюджених види – ропуха сіра та жаба трав’яна, а 5,4 % переїханих амфібій – це види Червоної книги України.
Дослідження фауни нематод родини Longidoridae (Nematoda: Dorylaimida) заходу України проводили починаючи ще з 2011 року. У результаті таксономічного аналізу зібраного матеріалу, було виявлено 19 видів лонгідорид, що належать до родів Longidorus, Paralongidorus та Xiphinema. Серед них 8 видів роду Longidorus і 4 види роду Xiphinema є новими для фауни України, а 9 і 7 відповідно – для заходу України. Вид Paralongidorus rex Andrássy, 1986 є першою знахідкою представників роду Paralongidorus на території нашої країни.
Особливої уваги заслуговує адвентивна складова фауни, встановлена в результаті хорологічного аналізу. Такі види як L. attenuatus Hooper, 1961, L. distinctus Lamberti, Choleva, Agostinelli, 1983, X. vuittenezi Luc, Lima, Weischer et Flegg, 1963 та представники таксономічно складного комплексу видів “X. americanum” широко розповсюджені на території міст регіону, зокрема Львова та Ужгорода, проте не трапляються у природних екосистемах. Вид L. distinctus описаний з Болгарії і поширений здебільшого в країнах Балканського півострова, X. vuittenezi трапляється на всій території Європи, але більшість знахідок цього виду також походить із Середземноморських та Балканських країн. L. attenuatus був описаний із Великобританії і поширений переважно на території Західної Європи. Ці дані дають можливість висунути гіпотезу, що вищезгадані види нематод були занесені на територію заходу України в процесі господарської діяльності людини. Більшість українських популяцій цих видів зібрані у міських парках із ризосфери кленів (Acer sp.), проте L. attenuatus трапляється також у садах на плодових деревах. Оскільки цей вид відомий як переносник небезпечних фітопатогенних вірусів, що завдають значної шкоди в садівництві, то подальше вивчення його розповсюдження на території України може мати важливе господарське значення.
В питаннях розвитку заповідної справи регіону співробітниками музею та кафедри зоології у лютому 2019 року подано на розгляд Департаменту екології та природних ресурсів лист-пропозицію щодо коригування меж орнітологічного заказника місцевого значення «Чолгинський», розташованого неподалік с. Чолгині, Яворівського району Львівської області.
Музей співпрацює з Державним природознавчим музеєм НАН України (Львів) та Національним науково-природознавчим музеєм НАН України (Київ), а також, зі всіма зоологічними музеями університетів України; із Зоологічним музеєм МДУ ім. Ломоносова (Москва), Зоологічним музеєм ЗІН (Санкт-Петербург), Алеутським музеєм (о. Берінга, Росія), Музеєм натуральної історії у Лондоні (Англія), Шведським природничим музеєм у Стокгольмі, з Українським центром кільцювання птахів (Інститут зоології НАН України), Гданським університетом та Гданською орнітологічною станцією (Польща).