Muziejaus veiklos kryptys – pildyti muziejaus rinkinį, užtikrinti rinkinio apsaugą ir pirminę mokslinę analizę, pristatyti visuomenei eksponavimui paruoštą rinkinio dalį, organizuoti, koordinuoti bei vykdyti paukščių ir šikšnosparnių ženklinimą Lietuvos Respublikos teritorijoje, tvarkyti, sisteminti, saugoti ir naudoti muziejaus sukauptus paukščių ir šikšnosparnių žiedavimo duomenis, vykdyti ekspedicijas ir išvykas eksponatų rinkimui, organizuoti kritusių gyvūnų perėmimą iš juos nelaisvėje laikiusių asmenų. Muziejus atlieka saugomo rinkinio kartotekinę ir kompiuterinę apskaitą, eksponuoja paruoštą zoologinę kolekciją, rengia parodas, koordinuoja žiedavimo stacionaro veiklą ornitologinėje stotyje, apmoko paukščių žiedavimo ir išduoda paukščių ženklintojų pažymėjimus, koduoja gaunamus ženklinimo duomenis tarptautiniais žiedavimo kodais ir juos įveda į skaitmeninę duomenų bazę.