Misija – supažindinti visuomenę su pasaulio ir Lietuvos gyvūnijos įvairove, raida, gamtiniais saitais, būkle, zoologijos mokslu, tyrinėti, aprašyti, kaupti ir eksponuoti gyvūnijos, kaip žmonijos gamtinės aplinkos, materialiuosius ir nematerialiuosius liudijimus, atsižvelgiant į informacinės visuomenės būdo bruožus ir šiuolaikines galimybes, skatinti visuomenės aplinkosauginį sąmoningumą ir formuoti gamtosaugines vertybes.
Vizija – išskirtinis, atviras ir greitai reaguojantis į besikeičiančius visuomenės poreikius ir lūkesčius, konkurencingas, kūrybiškai ugdantis gamta besidominčią ir ją saugančią visuomenę, žinomas pasaulyje, populiariausias gamtamokslinis muziejus Lietuvoje.
Muziejus, įgyvendindamas savo misiją, vadovaujasi šiomis vertybėmis: atsakomybė, atvirumas, kompetencija, kūrybiškumas, pagarba.