A partire dalla metà degli anni Settanta il Museo promuove o sostiene indagini mirate sugli invertebrati, condotte in proprio o in collaborazione con altri istituti di ricerca (p.e. università, CSCF, WSL, Fondazione Bolle di Magadino), sostenute finanziariamente anche dalla Confederazione (UFAM) e dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica (FNSRS).

Si tratta per lo più di ricerche a carattere faunistico, che mirano a dare un quadro esaustivo della distribuzione sul territorio dell'uno o dell'altro gruppo tassonomico nel quadro dell'allestimento di cataloghi e di atlanti di distribuzione a scala nazionale. Pioniere in tal senso è stato a metà degli anni '70 il primo Inventario delle Libellule e delle zone umide del Cantone Ticino, che ha costituito la base di riferimento per i successivi studi indetti per la realizzazione dell'Atlante degli Odonati della Svizzera. Tra le ricerche analoghe citiamo per esempio l'Inventario dei gamberi del Cantone Ticino, la ventennale attività di ricerca sulle farfalle notturne del Ticino, quella sulla fauna geobia di tre valli ticinesi (Valle Carecchio, Valle Vergeletto, Val Pontirone) e del Monte Generoso.

Altri studi hanno per contro un approccio maggiormente ecologico con risvolti di tipo applicativo, poiché mirano a fornire concrete risposte per gli interventi pianificati nelle diverse zone protette del Cantone. Tra queste indagini, maggiormente incentrate su specifiche tipologie di ambiente (golene, paludi, torbiere, prati magri ecc.), possiamo citare lo studio naturalistico del fondovalle valmaggese (base per una pianificazione del territorio di tipo comprensoriale), quello sui prati magri del Monte di Caslano e del Monte San Giorgio, quello sulla fauna di macroartropodi delle torbiere del Ticino e del Moesano o ancora la ricerca sugli effetti dei trattamenti anti-zanzare con Bacillus thuringensis israelensis alle Bolle di Magadino sulle popolazioni degli altri Ditteri presenti.

Tra queste ricerche alcune hanno una valenza particolare, in quanto inserite in specifici programmi di biomonitoraggio. Alcuni programmi, come il Biodiversity monitoring Switzerland mirano a fornire una base di riferimento attendibile che permetta di seguire nel tempo l'evoluzione della biodiversità di una data regione: con ricerche specifiche sulla fauna endemica del versante sudalpino svizzero, anche il Museo cantonale di storia naturale ha avviato uno specifico progetto (indicatori Z4) in collaborazione con l'Ufficio federale dell'ambiente (UFAM).

Altri programmi mirano invece a verificare periodicamente l'efficacia o meno degli interventi di tutela, ripristino o rivitalizzazione intrapresi in alcune zone protette. Significativo in proposito è l'Inventario odonatologico delle zone umide di importanza nazionale del Cantone Ticino, che ha posto solide basi per un controllo su base zoologica dell'evoluzione dei biotopi inscritti negli inventari federali.