Η έρευνα αποτελεί για κάθε σύγχρονο μουσείο ένα από τα αναγκαία συστατικά του. Οι ερευνητικοί στόχοι του ΜΦΙΚ εντάσσονται στις προκλήσεις που προσφέρει το φυσικό περιβάλλον της Μεσογείου και ειδικότερα αυτό της Κρήτης και των άλλων νησιωτικών συμπλεγμάτων όπου η μεγάλη ποικιλία και η ιδιαιτερότητα είναι ο κανόνας. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο η προσέγγιση ερευνητικών θεμάτων που σχετίζονται με τη δομή και λειτουργία των οικοσυστημάτων, τη διαχείριση και προστασία οικοσυστημάτων και ειδών, τη βιοποικιλότητα και γεωποικιλότητα. Τη γεωλογική, οργανισμική και οικολογική εξέλιξη καθώς και την επίδραση που ασκεί ο άνθρωπος σε όλους τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που διαμορφώνουν τους στόχους των ερευνητών του Μουσείου. Οι πρώτες ερευνητικές αποστολές για τη μελέτη του φυσικού περιβάλλοντος σε χώρες εκτός Ελλάδος που πραγματοποιήθηκαν από Έλληνες επιστήμονες ξεκίνησαν από ερευνητές του ΜΦΙΚ το 1997 και συνεχίζονται μέχρι σήμερα.