Quy mô ban đầu của Viện rộng đến 20ha, kéo dài từ phía bắc Cảng Nha Trang lên tới Khu Du lịch Lầu Bảo Đại. Đây là vị trí tối ưu được lựa chọn để xây dựng một viện nghiên cứu đại dương ở Đông Dương. Bởi vì biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa thuộc loại sâu nhất ở Việt Nam, cách hải phận quốc tế không xa. Đây lại là nơi gặp gỡ của hai dòng hải lưu nóng – lạnh, một từ phương bắc xuống và một từ xích đạo ngược lên đã tạo nên một chế độ biển miền nhiệt đới thật ưu việt cho nhiều tầng, nhiều lớp từ mặt nước đến cực sâu để các loài sinh vật biển định cư và sinh sống. Trong đó, đặc biệt phát triển các rạn san hô cùng hệ sinh vật sống cộng sinh, nhất là các loài cá cảnh đủ màu sắc và hình dạng.

Viện Bảo tàng Hải dương học cũng lưu giữ khoảng 20.000 mẫu vật của hơn 4.000 loài sinh vật biển và động thực vật trong các ao, hồ nước ngọt (bao gồm cả Biển Đông, Vịnh Thái Lan và Biển Hồ Campuchia). Đây là nơi lưu trữ một tập hợp mẫu vật lớn nhất Việt Nam, có tầm cỡ ở khu vực và là kết quả dày công nghiên cứu, tìm kiếm của Viện Hải dương học trong suốt quá trình hoạt động. Cách bài trí mẫu vật hết sức khoa học với lớp lớp những loài, những loại, hoặc để trần, hoặc ngâm trong những bình foóc-môn theo từng cá thể có ghi rõ tên khoa học cùng tên thường dùng của chúng. Đặt biệt bảo tàng lưu trữ bộ xương cá voi dài 26m cao 3m đã bị chôn vùi dưới lòng đất ở đồng bằng sông hồng ít nhất hơn 200 năm. Đây được xem là một di vật lịch sử tự nhiên rất quý giá.

Những hệ động, thực vật phát triển ở vùng biển Khánh Hòa thường không đầy đủ ở các vùng biển khác của Việt Nam, thậm chí vắng mặt hẳn nhiều loài quan trọng. Hơn 80 năm hoạt động, Viện đã đóng góp nhiều thành tựu trong nghiên cứu biển nhiệt đới phục vụ cho phát triển ngành thủy sản biển trong nước và thế giới. Cùng với các tòa nhà cũ, Viện cũng được đầu tư xây thêm một số tòa nhà mới cùng thiết bị thí nghiệm hiện đại phục vụ cho công tác nghiên cứu mang lại hiệu quả cao.