瞄准海洋环境、生态保护、资源利用、气候变化、防灾减灾、海上安全、国际事务和经济社会可持续发展，研究方向涉及物理海洋、化学海洋、海洋生物/生物海洋、海洋地质、气候变化、海洋技术、海洋可持续发展战略等学科领域的深度交叉，以及自然科学、人文科学及地缘政治的高度融合。
学院科研足迹遍布全球，从赤道到两极，从海岸到深远海，从科学到技术，从远古到未来，实现跨学科、跨时空、跨纬度、跨经度、跨介质的多学科交叉融合科学研究，并逐步形成“四极”特色。近十年来，学院从零起步，共承担973计划项目、863计划项目、国家重点研发计划项目、国家基金委重点项目等国家级重大重点项目以及省市、地方等各类科研项目200余项，科研经费逾2亿元。发表学术论文800余篇，其中以第一单位在Science子刊、Nature子刊、PNAS和Science Bulletin等顶级期刊上发表论文11篇，获省部级以上科研奖励4项，授权发明专利26项。
发挥部部共建优势，学院建设了“极地生态与气候变化”教育部重点实验室、上海市极地生命过程与环境重点实验室、上海市极地前沿科学研究基地、自然资源部“大亚湾海洋风险与灾害”野外科学观测研究站等高水平科研平台，聚焦极地生态保护和极地治理，为我国制定应对气候变化策略、参与极地生态环境保护和国际治理提供科学支撑。
