海洋地质研究室在原有的构造地球物理研究室、河口海岸与珊瑚礁研究室和海洋沉积研究室的基础上优化组合建立，科研骨干以中青年为主，已形成一支具备创新与竞争能力的朝气蓬勃和积极进取的科研队伍。
以南海及其邻区为主要研究区域，重点开展边缘海的深部地质结构及其演化动力学、边缘海形成演化的古环境特征及其与陆地相互作用效应、边缘海矿产资源形成规律与探测等研究，开拓边缘海内外地球动力系统演化与藕合的新理论体系，为推动地球动力学和全球变化理论的发展，为实现我国资源与环境的可持续利用和维护海洋权益做出基础性、前瞻性和战略性的贡献。还重点开展了南海珊瑚礁-红树林高分辨率的环境记录及其对全球变化响应等具有区域与学科特色的研究。作为“中国科学院广州天然气水合物研究中心”的组成单位，主要进行海底天然气水合物形成与分布的地球物理和地球化学探索性研究。