Fin dalla sua Fondazione, il Museo si è distinto per gli studi in campo zoologico. In particolare, il Museo ha brillato nel campo degli studi ornitologici ed entomologici: a testimonianza di questa attività vi sono numerose pubblicazioni fondamentali a livello nazionale per gli studi di carattere sistematico, compresa la descrizione di taxa completamente nuovi per la scienza. Non è quindi un caso che le maggiori collezioni ornitologiche ed entomologiche presenti in Trentino siano proprio quelle del Museo Civico.

Più di recente, e grazie alla collaborazione con il CIMeC - Università degli Studi di Trento, la sezione Zoologia del Museo ha intrapreso un percorso di ricerca sul comportamento animale, con la pubblicazione di alcuni lavori su riviste internazionali. Lo scopo è quello di studiare le prestazioni comportamentali e cognitive delle specie animali in un'ottica comparata, dunque da una prospettiva filogenetico-evolutiva, includendo in tale lavoro di confronto anche la specie umana.

I reperti delle collezioni sono inventariati e schedati. I dati sono consultabili online sotto la voce Ricerca>Archivi>Sezioni del Museo.