Là một đơn vị sự nghiệp công lập trực thuộc Sở Khoa học và Công nghệ. Bảo tàng có chức năng nghiên cứu khoa học về quá trình hình thành và phát triển thiên nhiên, các yếu tố thiên nhiên duyên hải miền Trung trên nền tảng thiên nhiên Việt Nam, ứng dụng công nghệ về bảo tàng để sưu tầm, định danh, định loại, chế tác, trưng bày, giới thiệu với học sinh, sinh viên, công chúng trong nước và du khách nước ngoài.

Sau hơn 10 năm thành lập và hoạt động, Bảo tàng Thiên nhiên duyên hải miền Trung đã cố gắng nỗ lực trên tất cả các lĩnh vực hoạt động, đạt được một số thành quả nhất định và dần đi vào ổn định, làm nền tảng cho bước phát triển tiếp theo của Bảo tàng thông qua các hoạt động tuyên truyền và giáo dục cộng đồng, hợp tác nghiên cứu khoa học, sưu tầm, xử lý và chế tác mẫu vật... tạo tiền đề cho sự phát triển trong tương lai.
Đến nay, Bảo tàng đang lưu giữ và trưng bày 06 bộ mẫu vật chính, gồm:

- Bộ mẫu thú quý hiếm như Hổ (3 tiêu bản da và 1 tiêu bản xương), Sao la, đầu Bò tót, sừng Mang nhỏ, sừng Sao la, Chà vá chân nâu, Cầy vòi hương, Nai ,Trăn gấm.... Ngoài ra triển khai Đề án “Thu thập mẫu vật cho Bảo tàng Thiên nhiên duyên hải miền Trung đến năm 2030”, đến nay, Bảo tàng đã tổ chức đi làm việc với các đơn vị liên quan trong và ngoài tỉnh về hợp tác và hỗ trợ Bảo tàng trong công tác thu thập, chia sẽ và trao tặng mẫu vật. Kết quả, Bảo tàng đã tiếp nhận được  02 cá thể Cu li, 01 cá thể Sóc bay lông tai, 01 cá thể Cầy vòi hương, 05 cá thể Vọoc chà vá chân xám tại Hạt kiểm lâm huyện Ba Tơ, Chi cục thi hành án Dân sự huyện Ba Tơ tỉnh Quãng Ngãi; 02 cá thể Mèo rừng, 03 cá thể Cầy lỏn, 01 cá thể Khỉ vàng bị mất đầu, 01 cá thể khỉ mốc, 01 cá thể cầy vòi hương, 02 chân sau của con Hoẳng, 01 cá thể sóc bụng đỏ tại Hạt kiểm lâm Quận Liên Chiểu – Đà Nẵng; 01 cá thể Sơn dương tại Hạt kiểm lâm huyện Hoà Vang – Đà Nẵng. 138 mẫu từ Ban quản lý Khu bảo tồn Thiên nhiên Phong Điền. 01 mẫu Xà cừ từ Trung tâm công viên cây xanh Huế; 01 tiêu bản Mang do người dân ở huyện Phong Điền trao tặng.
Những kết quả trên là dấu hiệu tích cực, đánh dấu bước phát triển quan trọng trong quan hệ hợp tác, là một trong những động lực to lớn để đơn vị tiếp tục thực hiện Đề án “Thu thập mẫu vật cho Bảo tàng Thiên nhiên duyên hải miền Trung đến năm 2030” của các năm tiếp theo.

- Bộ mẫu địa chất - khoáng sản với 184 mẫu tiêu biểu của Việt Nam và tỉnh Thừa Thiên Huế, được trưng bày tại Phòng Địa chất-Khoáng sản;
- Bộ mẫu gỗ rừng tỉnh Thừa Thiên Huế gồm 28 mẫu, trong đó Bảo tàng đã chọn 4 loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam và Nghị Định 06/2019/NĐ-CP về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm và thực thi công ước về buôn bán quốc tế các loài động vật, thực vật hoang dã nguy cấp để thiết kế trưng bày theo phong cách và xu hướng hiện đại;
- Bộ mẫu côn trùng với 170 mẫu, một số loài côn trùng đặc trưng được Bảo tàng giới thiệu qua mô hình “Cây côn trùng”, tái hiện và cách điệu sinh cảnh theo đặc tính sinh học của loài;

- Bộ mẫu bướm nhân nuôi, khoảng 2000 mẫu, được tiếp nhận từ đề tài KH&CN cấp tỉnh “Nghiên cứu đặc điểm của các loài bướm ở tỉnh Thừa Thiên Huế và xây dựng quy trình nhân nuôi” và được thiết kế trưng bày trong không gian Ngôi nhà Bướm;

- Bộ mẫu thủy sinh vật với hơn 1600 mẫu vật, trong đó có khoảng 1500 mẫu cá sông Hương và đầm phá Tam Giang - Cầu Hai do Trung tâm Nghiên cứu Quản lý và Phát triển vùng duyên hải thuộc trường Đại học Khoa học, Đại học Huế trao tặng, phục vụ làm mẫu nghiên cứu; và hơn 100 mẫu cá, mẫu hai mảnh vỏ được thu thập tại khu vực biển Sơn Chà – Hải Vân đang được thiết kế trưng bày trong bể thủy sinh vừa đảm bảo tính khoa học, mỹ thuật vừa hấp dẫn, lôi cuốn người xem;
Ngoài ra, Bảo tàng còn thu thập một số mẫu đơn lẻ khác như 03 mẫu thực vật thân gỗ bị silic hóa niên đại 199 triệu năm tuổi, mẫu cổ sinh chân đầu, hai mảnh vỏ, …
Ngoài những bộ mẫu đang trưng bày và lưu giữ, hằng năm Bảo tàng được giao thực hiện các nhiệm vụ KH&CN. Đến nay, tất cả nhiệm vụ cơ bản đã hoàn thành thành đảm bảo tiến độ và đạt được một số kết quả trọng tâm như sau:
- Nhiệm vụ “Sưu tầm, xử lý, chế tác và bảo quản mẫu vật”
Đã hoàn thành xử lý chế tác 20 mẫu gia cầm, 17 mẫu động vật rừng; bảo quản các bộ mẫu cá sông Hương, đầm phá Tam Giang - Cầu Hai, Sơn chà - Hải vân, mẫu gỗ, mẫu san hô, mẫu côn trùng, mẫu bướm. Ngoài ra, trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, đã sưu tầm thêm được 01 cá thể Mang, 09 cá thể Rắn hổ mang chúa nhằm làm phong phú thêm bộ sưu tập mẫu vật.
- Nhiệm vụ “Trưng bày, triển lãm lưu động về tài nguyên thiên nhiên và giáo dục môi trường”: đã tổ chức triển lãm lưu động về Tài nguyên thiên nhiên tại 03 trường trung học cơ sở thuộc thị xã Hương Trà.
Hoạt động triển lãm lưu động tại các trường THCS không những là hoạt động mũi nhọn của Bảo tàng mà còn đem lại sự yêu thích của nhà trường, giáo viên và các em học sinh.​ Năm nay, Bảo tàng đã đem một số mẫu động vật quý hiếm: xương cầy vòi hương, tiêu bản chồn hương; một số mẫu vật chim; một số mẫu vật bướm, côn trùng... đi triển lãm lưu động tại các trường THCS nhằm tuyên truyền, quảng bá hình ảnh của Bảo tàng. Đồng thời qua đó có cơ sở cho việc mở rộng quy mô các hoạt động triển lãm lưu động chuyên đề sau này.

- Điều tra, khảo sát, thu thập và định danh bộ mẫu thủy sinh biển khu vực Sơn Chà - Hải Vân
Đến nay nhiệm vụ cơ bản đã hoàn thành, đã điều tra, khảo sát và sưu tầm được bộ mẫu vật thủy sinh vật đảo Sơn Chà – Hải Vân với 145 mẫu vật thuộc 40 loài được định danh, có hồ sơ mẫu vật (lưu giữ tại bảo tàng). Trong 03 năm (từ năm 2020-2022), Bảo tàng đã thu thập 343 mẫu của 142 loài cá rạn san hô thuộc 94 chi, 48 họ, 23 bộ phân bố ở vùng biển ven bờ Bắc Hải Vân - Sơn Chà
- Ứng dụng công nghệ thông tin và chuyển đổi số phục vụ hoạt động của Bảo tàng;
Đã xây dựng Bảo tàng số http://bttnmt.thuathienhue.gov.vn/bao-tang-so với 20 mẫu vật được số hóa thành văn bản, âm thanh, video và hình ảnh 2D; trong đó có 03 mẫu quý hiếm được số hóa theo hình thức 3D nhằm phục vụ hoạt động tham quan, tiếp cận thông tin về các mẫu vật Bảo tàng của công chúng trên không gian mạng; Góp phần nâng cao hoạt động giáo dục đồng thời xây dựng, quảng bá hình ảnh của Bảo tàng.
- Thiết kế và tổ chức trưng bày theo chuyên đề; Nâng cao công tác truyền thông và tổ chức các hoạt động trải nghiệm tại Bảo tàng
Đây là nhiệm vụ mới, đánh dấu bước ngoặt trong việc đón tiếp khách tham quan đến trải nghiệm, học tập, du lịch tại Bảo tàng trong thời gian đến. Trong năm, Bảo tàng đón 9 đợt tham quan trải nghiệm với gần 400 khách tham quan, vượt chỉ tiêu 03 đợt; nhận được sự quan tâm, hưởng ứng, yêu thích của khách tham quan. Bên cạnh đó, cũng có nhiều đoàn khách lẻ đến tham quan Bảo tàng trong đó có những khách nước ngoài.
Hoàn thành không gian trưng bày các mẫu gỗ, cá tại tầng 3.
Ngoài ra, trên cơ sở của nhiệm vụ đã xây dựng Quy trình tổ chức đón tiếp khách tham quan đến hoạt động trải nghiệm.
Ngoài những nhiệm vụ được giao hằng năm, Bảo tàng còn triển khai nhiệm vụ KH&CN các cấp như:
- Dự án KH&CN cấp tỉnh “Khai quật, xử lý và chế tác 02 bộ mẫu xương động vật (bò tót và voi) phục vụ trưng bày tại Bảo tàng tàng Thiên nhiên duyên hải miền Trung”
​- Đề tài KH&CN cấp quốc gia “Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng khu hệ chim và đề xuất giải pháp quản lý, bảo tồn đa dạng các loài chim ở vùng đầm phá ven biển miền Trung Việt Nam”.

Như vậy bằng những nỗ lực không ngừng nghỉ của đội ngũ cán bộ nhân viên Bảo tàng, sự quan tâm, chỉ đạo sâu sát của Sở Khoa học và Công nghệ, sự phối hợp, tạo điều kiện cho Bảo tàng của các đơn vị liên quan trong việc thực hiện chức năng, nhiệm vụ được giao đối với công cuộc xây dựng và phát triển Bảo tàng, đã giúp Bảo tàng ngày càng đi lên và đạt được những kết quả đáng ghi nhận để xứng tầm là bảo tàng thiên nhiên cấp khu vực, một thiết chế khoa học công nghệ trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế phù hợp với xu thế phát triển của xã hội; điểm đến cho các hoạt động giáo dục, nghiên cứu khoa học về quá trình phát triển lịch sử tự nhiên, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên của học sinh, sinh viên, các nhà khoa học trong và ngoài nước, góp phần tuyên truyền quảng bá về hình ảnh thiên nhiên, con người khu vực duyên hải miền Trung và góp phần phát triển du lịch.