(1) 海洋漁業資源與生態環境研究方面
開展海洋漁業生物學基礎及資源評估：對南海漁業資源進行調查與觀測，收集整理漁業統計資料，采集挖掘資源信息，測定漁業生物樣品基礎生物學特征，弄清南海漁業資源變動規律和趨勢，評價對南海漁業資源開發利用現狀，提出漁業資源利用管理對策建議。
開展海洋生態系統動力學研究：監測海洋環境現狀，進行海上調查與現場實驗，結合歷史監測數據，分析南海海洋環境變動規律和驅動機制，構建海洋生態系統動力學模型，預測海洋環境演變趨勢；構建南海海洋生態系統健康評價指標體系，建立海洋生態經濟健康評價信息系統，提出海洋生態環境系統管理、保護對策，為海洋生態資源可持續發展提供科學依據。
開展漁業資源養護研究：研究南海近海重要漁業資源變動的機制，弄清資源衰退的關鍵過程和受控因素；在此基礎上針對影響近海漁業資源的因素，研究人工棲息地生境營造技術（人工魚礁和海洋牧場建設等）促進漁業資源增殖；研究增殖放流技術促進近海漁業資源種群恢復。
開展生態修復方面：研究高強度人類活動對近海生態環境的影響，弄清典型生態功能區退化過程與恢復機制，研究目標海域的環境容量及其生態承載力，建立典型海域適宜養殖容量；選取人類活動頻繁的典型海域，針對富營養化污染問題，構建基于大型海藻、濾食性貝類、食腐性生物和微生物的多營養層次綜合修復技術；研究環境污染物對漁業資源進化及多樣性的影響；整合以上研究成果構建典型海域生態修復技術體系。
(2) 海洋生物種質資源與重要性狀遺傳改良研究方面
開展海洋生物種質鑒定與保存研究：系統收集南海海洋生物種質資源，保存重要海洋生物精子、細胞系以及胚胎資源，優化保存技術，建立相關評價體系；針對重要海洋生物活體種質資源，結合入庫保存、 企業合作、繁育更新等方式，建立科學、合理的保存方式和管理機制，以保證活體種質資源保存系統性和延續性。建立海洋生物種質資源鑒定技術體系，優化鑒定技術，建立海洋生物生物種質資源評價技術體系。
開展海洋生物基因組學研究：應用全基因組序列分析和轉錄組序列分析技術開展海洋生物種質資源基因組結構與功能研究。建立基因組組裝技術、基因組SNP篩選、比較基因組分析技術、進化基因組分析技術、基因預測分析技術等全基因組序列分析技術，構建基因組數據庫；開展轉錄組裝配技術、基因注釋、比對分析、基因功能分析、轉錄組SNP篩選以及表達譜與性狀關聯分析等轉錄組序列分析技術研究，建設重要海洋生物轉錄組數據庫；建立重要海洋生物遺傳性別鑒定和性別控制技術，系統收集重要海洋生物基因資源，建立相關的評價與觀測體系
開展海洋生物育種理論與技術研究：系統收集重要海洋生物育種材料，采用雙列雜交群體或家系構建育種群體，測定其重要經濟性狀指標，利用性狀數量遺傳評價經濟性狀育種性能，解析性狀遺傳機制，創新海洋生物育種理論，建立海洋生物良種培育技術。
開展海水養殖生物新品種培育技術研究：針對重要南海海洋生物種質資源，在種質資源的評價基礎上，以重要生長、免疫性狀為選育指標，采用雜交選育、群體選育等傳統選育技術與細胞工程育種、多性狀復合育種以及分析標記輔助育種等現代選育技術相結合，開展重要海水養殖生物新品種培育，建立相關育種技術體系，評價新品種生產性能，進一步進行新品種養殖推廣示范。
(3) 海水養殖生物疾病控制研究方面
開展海水養殖生物流行病學研究：通過對南海區養殖生物的病害及主要疫病的調查與監測，研究疾病/疫病傳播媒介和方式，研究疾病/疫病的流行生態機制，建立其流行和擴散的風險分析模型，并在此基礎上研發疾病的診斷技術，流行病的監測模式以及病原的檢測技術等。
開展海水養殖生物病原生物學研究：對已分離純化的病原，通過對其毒力因子的克隆、敲除及重構的研究積極對其在宿主內逃逸免疫監視的研究，探討病原的致病機制；通過對海水養殖相關微生物群落調查，研究病害發生的微生態學，開發海水養殖動物健康微生物學調控技術；通過對病原多樣性研究，尋找共性免疫原，開發疫苗防治技術。
開展海水養殖動物免疫學研究：通過研究養殖動物的免疫機制，研究宿主對病原的分子識別機制、清除機制，以及病原誘導的宿主的免疫信號通路及效應分子，研究開發具有較高免疫保護力的疫苗；篩選可提高養殖生物免疫力的增強劑，并建立科學的使用方式；體外重組養殖生物的效應分子并探討其用于疾病防治的可行性。
開展海水養殖生物疾病防控理論與技術研究：通過對疾病發生及流行的風險分析，研究疾病發生的關鍵控制點，建立海水養殖生物疾病預警技術體系；通過對現有藥物的藥代動力學、藥效學、耐藥性分析的深入研究，弄清藥物在不同養殖生物體內的作用原理及轉歸途徑，建立藥物安全使用技術；對中草藥進行篩選，分析其防病治病有效成分，探討其作用原理并建立中草藥使用及安全評價標準。
(4) 海水健康養養殖技術與生態漁業研究方面
開展海水增養殖的生物學與生態學基礎研究：結合熱帶亞熱帶海水養殖區域特點，應用繁殖生物學、發育生物學、增養殖生態學、生化與生理生態學、分子遺傳學等學科的研究技術重點開展熱帶海水增養殖魚類及新品種的繁育基礎、繁育技術、良種選育和種質利用研究，探討養殖品種與環境的交互作用機制和環境修復與調控措施，構建生態養殖技術體系并開展示范， 系統建立良種選育技術體系和良種種質鑒定技術，培育出具有生長快、抗逆能力強的優質健康苗種，為開發海水增養殖種質資源及規模化擴繁提供技術支撐。
開展海水養殖動物營養與飼料學研究：通過對飼料蛋白源營養拮抗因子剔除技術、魚粉替代技術、氨基酸平衡模式技術、新型蛋白源開發技術、飼料加工工藝優化研究技術的研究，開發高效環保低魚粉配合飼料，并在此基礎上進行新型環保飼料對海水養殖動物營養生理調控機能的研究和飼料安全性評價。
開展養殖模式與碳匯漁業研究：主要研究海水養殖系統生態和個體生物學、養殖模式和高效養殖技術研發、養殖生態建模及容量評價、漁業碳匯評價與擴增技術。主要研究內容包括淺海與灘涂多營養級養殖新模式和高效養殖技術研究與應用；海水池塘多營養級養殖新模式和高效養殖技術研究與應用；典型養殖生態系統建模、養殖容量及碳匯評價研究；熱帶海水特色經濟品種的養殖技術研發。
開展漁業裝備與工程研究：根據海水健康養養殖所涉及的陸基循環水養殖、灘涂池塘養殖和深水網箱養殖三個方面出發，對池塘改造升級、裝備研發以及智能化控制等需求進行研究，力求突出養殖過程的“裝備工程化、技術現代化、生產工廠化和管理工業化”，從而服務于苗種生產和集約化養殖。
