De naturvetenskapliga samlingarna skapar en grund för artkännedomen och -namnen, dvs. för systematiken och taxonomin. De här vetenskapsgrenarna som är förknippade med beskrivningen av arter bildar kärnan i Naturhistoriska museets Luomus forskning. De är intimt sammanflätade med evolutionsforskningen och forskningen i naturens mångfald.

Andra viktiga forskningsområden på Luomus är biogeografi, jordklotets geologiska utveckling samt forskning som baserar sig på biologiska uppföljningsmaterial och dateringsmetoder.

Luomus har också bekräftat sitt deltagande i klimatforskningen. Flervetenskapliga grupper som forskar särskilt i gröna tak och i assisterad spridning av växter koncentrerar sig på att undersöka effekterna av en klimatförändring, liksom också ett projekt som utnyttjar dateringsmetoder i undersökningen av klimatets historia. Dessutom har man bland annat utnyttjat material från fågeluppföljningar i studier där man undersöker organismernas reaktioner på förändringar i klimatet.

Den här forskningsprofilen som baserar sig på samlingar och uppföljningsmaterial är unik vid Helsingfors universitet och i hela landet.