南海海洋研究所成立于1959年1月。全所现有职工606人，其中科技人员478人。有高级科技人员170人，中级科技人员214人。
南海海洋研究所坚持以研究热带海洋环境、资源和海洋开发中的重大科学技术问题为主要方向，着重研究南海及邻近大洋的海洋环境特征、地质演化、生态系统、水域生产力和实验生物学等基础性研究，同时积极开展海洋工程与海岸河口港湾工程、海洋遥感、海洋探测、海洋环境评价与保护、海洋生物技术、海洋水产生物病害防治和海洋药物等应用技术及开发技术研究。该所具有博士、硕士学位授予权。
全所设有物理海洋、海洋物理、海洋化学、海洋环境污染、海洋构造地球物理、海洋沉积、海岸河口、海洋生物、海洋实验生物、海洋生物病害研究中心、测试与计算中心11个研究室，4个临海实验站，分别位于湛江、汕头、海南三亚和大亚湾，其中大亚湾海洋生物综合实验站于1990年由中国科学院批准为开放实验站; 拥有1 000吨级和3 000吨级的两艘海洋科学考察船 ( “实验2”号和“实验3”号)，并设有图书馆和编辑室。
建所50多年来，先后在北部湾、南海北部大陆架、南海东北部、南海中部、西、中沙群岛及邻近海区、南沙群岛及邻近海域、西太平洋热带海域及珠江口、广东和海南省海岸带、台湾海峡等海区分别开展了包括海洋地质、地球物理、水文、气象、生物、化学、物理等基础学科的综合调查研究，取得了大量有价值的数据、资料和成果，为热带海洋科学的发展和南海资源开发做出了巨大的贡献。尤其从1984年开展的“南沙群岛及其邻近海区综合科学考察”，经过10年的考察研究，取得了丰硕的成果，1993年获中国科学院自然科学一等奖;该所还在近海、港湾、航道工程建设、海洋油气资源开发工程环境、工程地质调查、工程建设环境质量评价、海洋生物 (鱼、虾、贝、藻) 病害防治和养殖技术、海洋生物保健食品和药物，以及海洋探测技术等方面进行了大量的应用研究与开发工作，取得了较好的社会、经济效益。
建所以来，该所共获得科研成果374项，其中获国家级奖6项，院、部和省级奖69项。如西沙、中沙群岛及邻近海域综合调查研究、华南港口工程水文和泥沙回淤研究等获全国科学大会奖，与兄弟单位协作完成的南海北部湾涠11-1海区工程地质调查和评价、中国及邻近海陆大地构造图分别获国家科技进步二等奖和国家自然科学三等奖，南海中部海区综合调查研究、南海东北部综合研究和南沙群岛及其邻近海区综合科学考察等获中国科学院科技进步一等奖，南海北部和北部湾表层海流分析研究等4项成果获中国科学院重大成果奖。
该所国际交流频繁，目前已与世界38个国家和地区建立了学术联系和技术合作，完成和正在进行的科研与技术协作共30项。该所与香港科技大学在海南实验站联合建立的海洋生物联合实验室将于今年底落成。
该所编辑的学术刊物共有《热带海洋》、《南海海洋科学集刊》、《南海研究与开发》。挂靠在该所的学会有广东省海洋湖沼学会和广东海洋学会、中国海洋学会海洋物理分会、中国第四纪研究委员会珊瑚礁分委员会等。