O Departamento de Invertebrados (DI) é um centro de excelência em pesquisa, ensino e extensão sobre biodiversidade de Invertebrados Marinhos e Aracnologia. Aqui estudamos anelídeos, aracnídeos, cnidários, crustáceos, equinodermos, moluscos, poríferos e outros invertebrados. Apesar das atividades relacionadas à pesquisa sobre invertebrados no Museu Nacional terem se iniciado ainda no século XIX com os naturalistas do Gabinete de Zoologia, o DI foi oficialmente estabelecido em 1971.
Atualmente o Departamento de Invertebrados é composto por nove docentes, cinco técnicos de nível médio, duas técnicas de nível superior (uma bióloga e uma gerente de coleções), uma secretária, além de alunos de Pós-graduação (mestrado e doutorado) e iniciação científica.
O DI é reconhecido como um polo de formação e qualificação de pesquisadores altamente especializados. Suas pesquisas incluem as áreas de taxonomia, sistemática, diversidade, evolução, biologia e ecologia de invertebrados. Além disso, também desenvolve atividades de curadoria de coleções, ensino, divulgação e difusão da ciência na sociedade e desenvolvimento sustentável. A informação é disseminada à comunidade científica e a sociedade através de publicações como artigos científicos e livros e de ações de extensão como exposições, oficinas, palestras e cursos.
Um grande destaque do DI são as coleções biológicas, estruturas fundamentais para as pesquisas desenvolvidas e verdadeiros testemunhos da biodiversidade passada e presente. Seus acervos contribuem para o entendimento da variedade ambiental, mudanças no ambiente e projeções de mudanças futuras. Destacando-se ainda os acervos representativos da biodiversidade de diversas Unidades de Conservação brasileiras.