联合实验室主要目标为加强对海洋气象灾害形成物理机制的科学认识，提高海洋气象灾害的监测和预测能力，拓展海洋气象服务业务，培养具备国际竞争力的海洋气象灾害科研与技术开发团队，为国家防御海洋气象灾害、发展海洋经济和走向深远海等国家战略提供有力的气象保障。重点研究方向主要包括以下几个方面：

1. 海洋气象监测技术与观测网络建设

开展海气现场观测技术研究，开发/改进海气观测仪器仪表设备和传感器、开发海气界面观测的综合性实验平台；发展先进的海洋气象卫星监测技术，研究遥感监测模型、卫星遥感图像信息提取技术和卫星遥感反演技术；发展海洋气象目标观测理论，实施有针对性的海气综合目标观测。开展海洋气象观测网的优化方案研究，参与建设关键海区海洋气象观测网。

2. 海洋气象机理研究

重点发展台风、大风、风暴潮、海浪、海雾、强对流等海洋气象灾害的重大基础理论及新方法技术。开展海气相互作用、大气变异等热力动力过程及其对海洋气象的影响研究。阐明主要海洋气象灾害的规律，揭示海洋气象致灾的机理。研究海洋气象灾害的预报预警理论与方法，并提出海洋气象研究的新方法与新技术。

3. 海洋气象模拟与预测研究

发展海洋模式系统、大气模式系统和海气耦合模式系统，把握关键敏感区的物理过程，针对不同尺度海洋气象现象开展数值模拟与预测研究；研究精细化小尺度大气和海洋物理过程，发展先进的海洋气象资料同化技术和海洋气象集合预报技术，最终建立区域高分辨率海洋气象数值模拟与预报系统。

4. 海洋气象业务化服务

建设海洋气象数据中心，收集海洋气象现场观测数据、卫星观测数据和数值模拟数据；建设数据处理与预报系统，包含高度自动化的数据处理系统以及海洋气象监测预报预警业务化服务系统；建设可视化系统，开展近海海洋气象灾害预报预警服务和远洋导航气象服务，形成了包括手机短信、电话、网站、微博、微信、移动电视、手机终端、电子显示屏、信息服务站等各种载体在内的全方位发布渠道，实现海洋气象服务信息和海洋气象预警信息的全覆盖。