中国科学院海洋研究所拥有实验海洋生物学、海洋生态与环境科学、海洋环流与波动、海洋地质与环境、海洋环境腐蚀与生物污损5个中科院重点实验室以及海洋生物分类与系统演化实验室、深海研究中心，建有国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心、海洋生态养殖技术国家地方联合工程实验室、海洋生物制品开发技术国家地方联合工程实验室3个国家级科研平台，牵头组建青岛海洋科学与技术国家实验室的海洋生物学与生物技术、海洋生态与环境科学2个功能实验室，设有学会联合办公室、文献信息中心、科考船运行管理中心、公共技术中心、海洋科学大数据中心、海洋观测网络管理中心、中科院海洋生物标本馆7个研究支撑单元。西海岸新区园区建有科考船岸基支撑平台，江苏南通建有中科院长江口生态站，位于青岛市古镇口军民融合区的中国科学院青岛科教园及中国科学院海洋大科学研究中心正在建设中。