I principali obiettivi che il Museo si è posto sono la didattica, la divulgazione, la conservazione ottimale del materiale presente nelle collezioni e la ricerca scientifica nei settori delle Scienze della Terra e delle Scienze Planetarie, con particolare riguardo agli studi sui materiali oggetto dell'esposizione.
La finalità principale del Museo è quella di svolgere un ruolo di "mediazione culturale", trasmettendo, a diversi livelli di complessità, le conoscenze scientifiche più avanzate su discipline che vanno dall'astrofisica all'astronomia, dalla planetologia alla geologia e mineralogia.
Oltre all'attività didattica, il Museo svolge attività di divulgazione e di ricerca scientifica. Allestisce periodicamente mostre temporanee, inerenti argomenti quali l'astronomia, la planetologia, la geologia e la mineralogia, in proprio o nell'ambito di iniziative divulgative a carattere regionale, nazionale o internazionale (Settimana della Cultura Scientifica, Amico Museo, Notte Europea dei Musei, etc.). In tali occasioni vengono anche organizzate presso l'auditorium del Museo conferenze e laboratori per adulti.
Il Museo ha inoltre allestito, in collaborazione con i docenti, uno spazio espositivo permanente presso il Liceo Scientifico Niccolò Copernico di Prato, nel quale è presentata uan parte della collezione di minerali del Museo. L'esposizione è liberamente visitabile dal pubblico negli orari di apertura della scuola (per informazioni telefonare allo 0574 596616 o consultare il sito internet www.copernico.prato.it).

L'attività di ricerca del Museo è rivolta allo studio ed alla caratterizzazione di materiali come meteoriti, tectiti, impattiti e minerali, dai quali si possono ricavare informazioni preziose per comprendere l'origine del Sistema Solare e la storia evolutiva dei pianeti, ed allo studio delle conseguenze degli impatti sul nostro pianeta di grossi corpi interplanetari, che alcuni scienziati ritengono responsabili delle estinzioni di massa avvenute nel corso della storia della Terra e che hanno inciso profondamente sull'evoluzione della vita. Particolare interesse riveste poi la raccolta sul campo di meteoriti e di rocce da impatto che comporta l'organizzazione di spedizioni dirette principalmente verso il deserto del Sahara.
Il Museo ha inoltre rapporti di collaborazione scientifica con le maggiori istituzioni nazionali ed internazionali del settore con le quali sono state realizzate numerose pubblicazioni scientifiche e presentazioni a congressi.