中国科学院南海海洋研究所研究部门据2017年9月研究所官网显示，研究所拥有1个国家重点实验室、2个中国科学院重点实验室、1个中国科学院研究中心、1个联合科教中心、3个省级重点实验室、6个野外台站；设有4个研究室、1个工程中心；是中国海洋学会海洋物理分会、广东海洋湖沼学会、广东海洋学会等的依托单位

 国家重点实验室：热带海洋环境国家重点实验室 中国科学院重点实验室：中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室（与广州地化所共建）、中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室 中国科学院研究中心：中国科学院海洋微生物研究中心 联合科教中心：中国科学院中国-斯里兰卡联合科教中心 省级重点实验室：广东省海洋药物重点实验室、广东省应用海洋生物学重点实验室、海南省热带海洋生物技术重点实验室 野外台站：大亚湾海洋生物综合实验站（国家野外试验站和中国生态系统研究网络“CERN”站）、海南热带海洋生物实验站（国家野外试验站和中国生态系统研究网络“CERN”站）、湛江海洋经济动物实验站、汕头海洋植物实验站、西沙深海海洋环境观测研究站、南沙深海海洋环境观测研究站 研究所研究室：物理海洋研究室、海洋地质研究室、海洋生物研究室、海洋生态研究室 研究所工程中心：海洋环境工程中心 

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