A missão do Museu de Biologia Prof. Mello Leitão é de catalogar, estudar, analisar e difundir o conhecimento sobre a biodiversidade, com ênfase no bioma Mata Atlântica, contribuindo para a formação de recursos humanos e conservação dos recursos naturais.

Embora a pesquisa e conservação da biodiversidade da Mata Atlântica seja uma prioridade nacional e internacional, o Brasil não dispõe de uma instituição pública com essa missão específica. Portanto, o fortalecimento do MBML como instituição que objetiva fomentar a pesquisa, conservação e desenvolvimento sustentável na Mata Atlântica vai ao encontro das diretrizes da Convenção sobre a Diversidade Biológica, da qual o Brasil é signatário. No âmbito do Ministério da Ciência e Tecnologia a Convenção deu origem ao Programa de Pesquisa em Biodiversidade (PPBIO), que está em processo de implantação na região da Mata Atlântica, e poderá ter no MBML uma de suas instituições executoras.

O MBML possui as pré condições para atuar como instituição chave na pesquisa e conservação da Mata Atlântica central. É uma instituição científica federal, possui uma infra-estrutura básica necessária para o desenvolvimento de pesquisa sobre biodiversidade, tem prestígio internacional por seu pioneirismo, com 60 anos de história, e interage com outras instituições congêneres na região da Mata Atlântica. Além disso, o Museu está estrategicamente situado no “coração” do “Corredor Central da Mata Atlântica”, que abrange o sul do estado da Bahia e o estado do Espírito Santo. Esta área é considerada a região de mais alta diversidade biológica do bioma, por isto apontada como prioridade nacional para ações de conservação biológica, por intermédio do Progama Piloto para as Florestas Tropicais Brasileiras – PP-G7.