- Основними напрямами роботи музею є науково-дослідна робота (фондова робота, польові дослідження з метою збору колекційного матеріалу, підготовка молодих науковців-спеціалістів з різних груп фанерозойської біоти України, пошукова робота в музеях та архівах, організація та проведення наукових конференцій, семінарів, створення та утримання архіву документів і фотографій, підготовка та видавництво каталогів і статей), освітня й виховна робота (проведення екскурсій загальнооглядових і тематичних, консультування членів МАН та учнів, виховання молоді (шляхом проведення екскурсій та занять), естетичне виховання, співпраця з засобами масової інформації) та експозиційно-виставкова робота (організація тематичних експозицій: «Палеонтологія околиць Львова», «Фауна Криму та ін.).
- Оформлення музейних вітрин та експозицій.
- Здійснення первинної обробки зразків, що надходять в колекцію музею, їхній загальний опис.
- Здійснення підготовки зразків для зберігання та консервування.
- Ведення реєстру відвідувачів музею та проведення екскурсій для організованих груп відвідувачів.
- Ведення обліку використання зразків із колекції музею у навчальному процесі та дослідницьких роботах співробітників кафедри історичної геології і палеонтології, студентів та аспірантів.
- Участь у виконанні наукової роботи кафедри історичної геології і палеонтології, наукових і методичних засіданнях кафедри, наукових конференціях.
- Допомога студентам у виконанні ними наукової роботи.