O Museu Goeldi realiza pesquisas sobre a flora amazônica, visando a obtenção de subsídios para seu conhecimento e aproveitamento, seja preconizando a conservação de ecossistemas, seja auxiliando a comunidade na solução de problemas afetos à área e de interesse para a economia da região.

O Museu atua nas áreas de taxonomia e biosistemática, etnobotânica e botânica econômica, anatomia de madeira e de órgãos vegetativos e em estudos de biodiversidade, estrutura e dinâmica da floresta amazônica.

O Departamento de Botânica mantém diversas coleções herborizadas, sendo o Herbário João Murça Pires, criado por Jacques Huber em 1895, possuidor de mais de 150.000 exsicatas (plantas secas). Existem, ainda, as coleções de sementes, frutos, madeiras, pólen e cortes histológicos, com milhares de amostras.