重點實驗室以生態文明建設和生態環境保護的新理念、新思想、新戰略為引領，開展創新型研究，解決海洋生態環境保護中的重大科技問題，促進研究成果的推廣應用，為國家海洋生態環境保護和管理決策提供科學理論依據和技術支撐。重點實驗室主要研究方向如下：
一、海洋生態環境污染防治基礎研究與應用技術
1.戰略新興海洋環境問題研究。新興海洋環境問題（海洋缺氧、酸化和微塑料）研究；研發海洋環境中新興污染物分析方法，建立相應的標準化體系；研究海洋環境中典型新興污染物的環境賦存、遷移和多介質分布機制；研發海洋污染事故（溢油、危險化學品和放射性核素）應急監測和評估技術。
2.海洋生態環境動力過程監測評價與預測預警技術。海洋動力環境連續監測與動態評價技術研究；海洋突發事件和環境災害監測預警技術研發；海水水質演變過程趨勢預測模型研發；海洋生態系統動力學模型研發與應用；基于海水水質和生態系統動力學模型的環境評價方法研發；重點海域水交換能力及環境容量評估技術研究；研發流域海域污染物的溯源解析技術；我國冰區生態環境監管與應急保障研究。
3.海洋生態環境遙感探測與監管技術。近岸海域水質遙感監測技術研究與應用；海面溢油遙感探測技術研究；赤潮、綠潮遙感快速識別技術研發；自然岸線生態空間格局變化遙感監測技術研究；海岸帶生態環境質量遙感監測與評價技術研究；海洋生態環境無人機遙感技術研究與應用；海洋大氣遙感監測技術研究。
4.海洋生態環境質量基準和風險評估技術。流域/海域環境質量演變規律和分區理論研究；海洋生態環境質量基準理論與方法研究；海洋生態環境與健康風險評估新理論與新技術研究；海洋生態環境質量監測與評價方法學研究；海洋環境質量基準/標準研究；研制海洋環境標準物質。
二、海洋生態安全保障研究
1.海洋生態過程和生態健康監測評估。海洋生態系統物質循環、能量流動與生態系統服務功能研究；海洋生態環境演變的過程和機制研究；海洋生態質量監測評價與生態系統管理研究；海洋生態健康、生態風險和生態安全評估新理論與新技術研究；全球變化對海洋生物多樣性和海洋生態系統的影響研究；海洋生態資源恢復理論、技術、管理研究。
2.海洋生態災害監測預測和應急處置。研究海洋生態災害（赤潮、綠潮、水母、病原微生物、外來生物等）發生機理和演變規律；研發海洋生態災害監測、預測預警和災害風險評估技術、方法與產品；研發核電取水區等重要水域有害生物的預警、防控和應急處置技術與裝備；海洋生態系統演變特征與驅動機制研究。
3.渤海生態安全屏障建設關鍵技術研究。渤海生態環境保護管理制度及政策研究；渤海海洋生態環境監管技術研究；渤海典型海洋生態系統保護關鍵技術研究；渤海海洋生態環境綜合治理技術研究；渤海海洋生態環境風險防控技術研究。
三、海洋生態環境管理政策與規劃研究
1.陸海統籌的海洋生態環境保護管理與規劃研究。近岸海域生態環境問題識別與壓力分析；入海污染源排污狀況及對海洋生態環境影響研究；海洋生態環境質量綜合評估、預警與考核方法研究；區域海洋生態環境綜合治理目標效益評估；海洋生態功能分區研究；海洋生態環境保護與管理規劃研究；海洋生態文明建設理論與方法學研究。
2.海洋生態環境監督與管理研究。海洋生態保護紅線監管技術研究；濱海濕地保護、修復、生態補償、信息管理與服務等技術研究；海洋自然保護地建設和管理技術研究；人類活動與全球氣候變化對濱海濕地影響研究。
3.涉海工程環境監督管理技術研究。海洋傾倒、圍填海及海洋油氣開發等涉海工程監管制度與技術研究；涉海工程及海洋生態修復/恢復活動對海洋生態環境影響及監管技術研究；疏浚物生態化利用配套政策和技術研究；國際履約政策和技術研究。
