海洋学院自成立以来，始终坚持“理工结合、特色发展”的办学理念，重点发展海洋探测技术、海洋数据工程、海洋智能预报、海洋生态系统、海洋界面化学、海洋经济管理等研究方向，在科研工作上扎实推进，成果显著。

学院牵头或参与获批了自然资源部海洋观测技术重点实验室、天津市港口环境监测工程技术中心、中国-东盟智慧海洋中心，与国家海洋技术中心正在共建（教育）部-（自然资源）部合作科教融合平台，与交通运输部水运科学研究院共建海上溢油应急处置技术联合研究中心，牵头成立天津大学津南创新研究院、中国海洋发展研究会应用海洋学分会、天津市海洋环境监测与治理产业联盟。

近五年来，学院承担国家重点研发计划项目、基础加强重点项目、国家自然科学基金重点基金、中国-东盟海上合作基金项目、教育部哲学社会科学重大项目、国家各部委项目等科研项目共计百余项，连续三年获得创新特区项目，累计科研经费超过亿元，荣获天津市技术发明奖、天津市专利奖金奖、军队科学技术进步奖。