Muziejaus misija – šviesti visuomenę, supažindinti su pasaulio ir Lietuvos gyvūnijos įvairove, raida, gamtiniais saitais, būkle; su zoologijos mokslu. Šiuo tikslu muziejus įsigyja, tyrinėja, kaupia ir eksponuoja  gyvūnijos, kaip gamtinės aplinkos, materialiuosius ir nematerialiuosius liudijimus. Muziejus yra mokymosi vieta, zoologinės informacijos kaupėjas ir teikėjas.

Muziejaus rinkinių kolekciniai vienetai yra įvairių tipų zoologiniai preparatai. 2014 m. sausio 1 d. jų iš viso buvo 247 513 vnt.: teriologinių – 5 813 vnt.; ornitologinių – 11 220 vnt.; herpetologinių – 3324 vnt.; ichtiologinių – 2831 vnt.; entomologinių – 171 373 vnt.; bestuburių gyvūnų – 52 952 vnt. Pagal paskirtį juos galima skirti į eksponatus (skirtus ekspozicijai, demonstravimui) ir mokslinius preparatus (mokslinės informacijos nešėjus, skirtus moksliniams tyrinėjimams).

Daugumą įsigyjamų zoologinių preparatų paruošia muziejaus darbuotojai. Nedidelę dalį perduoda įvairios įstaigos, dovanoja privatūs kolekcininkai.

Ekspozicijoje yra 13 993 eksponatai.

------------------------------------

Muziejus įsteigtas 1919 m. liepos 15 d. kartu su Gamtos tyrimo stotimi Kaune, Vilniaus gatvėje. Sumanymas buvo įkurti gamtos muziejų. Jo pradžią sudarė stoties vadovui Tadui Ivanauskui priklausiusi zoologinė kolekcija, atgabenta iš Lydos krašto, bajorų Ivanauskų Lebiodkos dvaro. Po keleto metų Gamtos tyrimo stotis perduota į besikuriantį universitetą, tapo Zoologijos ir lyginamosios anatomijos katedra. Muziejus atliko studentų mokymo priemonės ir mokslinių kolekcijų kaupyklos funkcijas. 1929 m. perkeltas į naujas patalpas K. Donelaičio gatvėje, kur galėjo įrengti ekspoziciją, prieinamą visuomenei. Per pirmąją sovietinę okupaciją 1940 m. Zoologijos ir lyginamosios anatomijos katedra perkelta į Vilniaus universitetą, o gamtos muziejus liko Kaune. 1945 m. muziejaus valdytoju tapo Lietuvos TSR mokslų akademijos Biologijos institutas. Taip atsirado savarankiška įstaiga – Kauno zoologijos muziejus. 1948 m. jis buvo perkeltas į buvusias banko patalpas Laisvės al. 106, kur yra iki šiol. 1963 m. muziejus perduotas Gamtos apsaugos komitetui prie LTSR Ministrų Tarybos ir šioje jurisdikcijoje išliko per visą sudėtingą šios institucijos raidą iki Lietuvos Respublikos aplinkos ministerijos. 1975–1982 m. rekonstruotas muziejaus pastatas ir įrengta nauja ekspozicija.

Muziejaus  padaliniai:

Ventės Rago ornitologinė stotis, įsteigta 1929 m. prie Kuršių marių, kurios užduotis stebėti migruojančius paukščius ir juos žieduoti.

Juodkrantės aplinkos tyrimo laboratorija, įsteigta 1986 m., išplėtus Ventės Rago ornitologinės stoties sezoninio paukščių žiedavimo posto Kuršių nerijoje funkcijas.

Lietuvos paukščių žiedavimo centras, įsteigtas 1978 m. organizuoti ir koordinuoti paukščių žiedavimą Lietuvoje, taip pat ir minėtų dviejų padalinių darbą, kaupti ir skleisti žiedavimo informaciją.