Die Paläontologie bildet die Schnittstelle zwischen Biologie und Erdwissenschaften. Ihr Ziel ist es, die Mechanismen der Diversifizierung und des Aussterbens von Organismen aufzudecken und deren Muster zu dokumentieren, um damit zu unserem heutigen Verständnis der Biodiversität beizutragen. Die Forschung, die am Institut durchgeführt wird, beinhaltet viele Themen der Organismischen Biologie, wie beispielsweise die Rekonstruktion des Baumes der Evolution von diversen Organismengruppen und den Einfluss globaler Änderungen in der Paläoumwelt auf den Lauf des Wandels der Biodiversität. Tiefgreifende abiotische Veränderungen über Jahrmillionen hinweg beeinflussten weitgehend die Evolution von Pflanzen und Tieren, die aufgrund von Feldarbeit gewonnener Daten mit fachübergreifendem Ansatz erforscht werden. Die Palette der Methoden, um die ausgestorbene und lebende organismische Vielfalt zu studieren, ist breit und beinhaltet unter anderem die Taxonomie und Systematik, vergleichende Anatomie, Morphometrie, Paläohistologie, Sedimentologie, Geochemie wie auch theoretische Ansätze zur Diversifizierung und Makroevolution.

Das Paläontologische und Zoologische Museum arbeiten zusammen, um einen gutbesuchten und äusserst sichtbaren Treffpunkt für die wissenschaftliche Kommunikation in der Nähe des Zentrums von Zürich bereitzustellen. Die reichhaltige Sammlung, welche einzigartige Stücke der mitteltriassischen UNESCO-Welterbestätte Monte San Giorgio beinhaltet, ist ein Magnet für wissenschaftliche Besucher aus der ganzen Welt.