L'objectiu del Museu és l'estudi de la Paleontologia i, principalment, els fòssils d'invertebrats. La col·lecció ha arribat prop de les 70.000 entrades fòssils de tots els períodes geològics. La documentació per a dur a terme el treball de classificació i estudi forma una bibloteca especialitzada amb 13.000 títols. També disposa d'un laboratori apte per a preparar els fòssils que van arribant. A més posseeix un arxiu històric (el fons Almera, Vidal, Font, Faura, Bataller, Via, Candel, Solé Sabarís, etc.)
 
Nombrosos investigadors de tot el món visiten el Museu per estudiar el material de la seva especialitat. Des de 1988 publica la revista anual Batalleria, que dóna a conèixer part de la investigació realitzada i difon la vida del Museu. Aquesta revista arriba als principals centres de recerca paleontològica del món. Amb la mateixa finalitat es publica també la revista Scripta Musei Geologici Seminarii Barcinonensis. La col·lecció d'holotips mereix un apartat especial.