海洋三所主要從事海洋生物技術應用基礎研究；海洋自然生態和實驗生態研究；海洋大氣化學與**變化研究；海洋環境動力學和軍事海洋學研究；海洋聲學技術研究；海洋環境評價與海岸帶管理技術研究；海洋環境監測技術與海洋標準研究；海洋環境數值預報；海洋微波遙感及海洋污染光學遙感研究；海峽、南中國海及周邊海域環境調查；南北極海洋環境調查；放射性同位素海洋學研究及核技術應用；海洋工程勘察設計；環境工程設計等。工作海區涉及海峽、南海、東海、大洋、南北兩極等海域。