Outre les directions générales déléguées, les structures opérationnelles peuvent être notamment des départements ou des services. Leurs champs d'actions sont définis selon les dispositions du règlement intérieur.
Un département regroupe les équipes ou les unités qui mettent en œuvre la mission du Muséum dans un champ scientifique donné.
Un service commun regroupe des compétences et des moyens spécifiques au service de l'ensemble de l'établissement.
Des conventions prévoyant l'affectation de personnels de recherche ainsi que l'attribution de moyens peuvent associer une ou plusieurs unités de recherche du Muséum, relevant d'un ou plusieurs départements, à des unités de recherche ou organismes extérieurs.