海洋环境预报室的主要职责是负责我国管辖海域和邻近海区及全球海洋环境分析、预测产品制作和海上突发事故的应急预报工作。
具体职责包括负责开展我国管辖海域、全球大洋的海流、海水温度、海水盐度、化学和生态等海洋环境要素分析、预报和预测服务；开展我国近海的赤潮（绿潮）、水质预报；开展海洋环境数值预报研究和数值预报产品的释用；承担海上溢油、海上搜救、海上危险物质泄露等突发事故的应急预报；开展专项海洋环境预报和海洋环境影响评价服务；承担军民兼用的海温、海流、海洋内波等海洋环境预报与保障任务；承办中心领导交办的其它事宜。
海洋环境预报室下设4个组：温盐流组、赤潮组、生态组和海上突发事故应急组（简称应急组）。