Основные направления деятельности "Государственного океанариума":

-Проведение фундаментальных, прикладных и поисковых исследований в области общей биологии, сравнительной морфологии, биогидродинамики, биогидроакустики, физиологии поведения и особенностей умственной деятельности морских млекопитающих;

-Разработка тактико-технических требований для создания и усовершенствования поисково-спасательных судоподъемных и водолазных средств;

-Исследование проблем поисково-спасательного обеспечения деятельности Военно-Морских Сил Вооруженных Сил Украины;

-Изучение физиологии и разработка медицинского обеспечения водолазных спусков и подводного плавания;

-Разработка методов служебного использования морских животных в системе защиты территориальных вод Украины и тактико-технических требований к живучести и боеспособности биотехнических систем;

-Исследование оптимальных режимов и сроков реабилитации основных физиологических функций организма человека с профессиональной патологией; исследование локаторов и биоакустических сигналов морских животных с целью разработки тактико-технических требований для создания и усовершенствования биогидроакустических систем разного назначения;

-Участие в разработке тактико-технических требований для создания и усовершенствования систем обороны побережья Украины, включая минную, противоминную, торпедную, противолодочную, противодиверсионную, ракетно-артиллерийское оружие, защиты кораблей и судов;

-Комплексные экологические исследования акваторий Черного и Азовского морей с целью создания научных основ для рационального использования их ресурсов и предупреждение отрицательных результатов антропогенного влияния на морскую среду;

-Исследование проблем экологической безопасности и ликвидации загрязненных следствий экологических катастроф на морских акваториях; исследование биологии морских животных Черного и Азовского морей для оценки состояния популяций и разработки научно исследовательских мероприятий по их защите в сменных условиях окружающей среды;

-Исследование проблем развития теории гидрологии, морской акватории Украины, ее влияния на поиск и использование подводных объектов; гидробиологические и биотехнические исследования;

-Исследование проблем использования биотехнических средств и систем в интересах Министерства обороны Украины и Национальной академии наук Украины;

-Исследование биологических особенностей морских животных и организмов для применения в технике с целью повышения качества и расширения возможностей технических систем, приборов и машин;
оценка возможностей и разработка путей использования морских млекопитающих в составе биотехнических систем для решения разнообразных научно-исследовательских задач и освоения Черного и Азовского морей, а также других районов Мирового океана;

-Медико-физиологические исследования; исследование свойств гидрофауны и флоры для разработки методов нетрадиционной медицины и получения биологически активных веществ;

-Исследование в области гипербаричной физиологии, водолазной медицины и лечения некоторых заболеваний человека;

-Технологические разработки подводных свойств и технических средств для освоения шельфовых зон и использования ресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана.