学院历史可溯至20世纪30年代。 1931年国立青岛大学校长杨振声到任不久，即提出“海洋学、气象学，亦皆为其他大学所未办，我们……皆可渐次设立”，1932年即聘请教授开设海洋知识课程，1934年发起组建青岛海洋生物研究所。这些为学校后来的海洋类专业设置和海洋特色的形成奠定了基础。
          1946年，厦门大学成立海洋学系及海洋研究所，同年山东大学设立海洋研究所。1952年全国高校院系调整，厦门大学海洋系理化组21名师生在唐世凤教授带领下北上青岛，与山东大学海洋研究所合并，成立山东大学海洋学系，设置物理海洋学专业，赫崇本教授任主任。1953-1954年间，文圣常、王彬华等教授调入山东大学海洋学系。1958年，物理海洋学专业更名为海洋水文学专业，增设海洋气象学专业。
          1958年10月，山东大学主体迁往济南。留青部分于1959年成立山东海洋学院，海洋学系更名为海洋水文气象学系，设海洋水文学、海洋气象学专业，同年广大师生作为骨干力量参加历时一年半的第一次全国海洋综合调查。1960年，开始招收海洋水文学、海洋气象学专业研究生。

          1980年海洋水文学专业复名物理海洋学，系名更为物理海洋学与海洋气象学系。1981年，物理海洋学专业成为我国首批博士点，海洋气象学为首批硕士点。 1983年，成立物理海洋研究所、河口海岸带研究所。1984年，海洋气象学专业成为我国第二批博士点，增设海岸工程专业。 1985年，海岸工程专业划归海洋工程系。1988年，物理海洋学专业成为首批国家级重点学科，设海洋科学博士后流动站。1989年，物理海洋实验室成为为国家教委开放研究实验室。1990年，设环境海洋学博士点。 1991年，物理海洋学（本科）专业更名为海洋学专业，并入选首批国家理科基础科学研究和教学人才培养基地，海洋气象学（本科）专业更名为天气动力学专业。

1993年，成立海洋环境学院，设海洋学系、海洋气象学系、物理海洋研究所、海洋环境科学研究所、物理海洋实验室，冯士筰教授任院长。 1994年，环境海洋学、海洋气象学成为山东省重点学科。 1997年，环境海洋学、海洋气象学博士点分别调整为环境科学、气象学博士点。1998年，海洋学、天气动力学专业分别更名为海洋科学、大气科学专业，海洋科学为博士学位授予权一级学科点，环境科学与工程、大气科学设博士后流动站。同年，学校成立环境科学与工程研究院，挂靠海洋环境学院。1999年，物理海洋实验室被首批确认为教育部重点实验室。 2000年，环境科学与工程为博士学位授予权一级学科点。2001年，环境科学与工程研究院脱离挂靠，环境科学与工程一级学科点划归基于该研究院成立的环境科学与工程学院。 2001年，设海洋管理、军事海洋学本科专业。2003年，设应用气象学本科专业，增设海洋资源与权益综合管理、应用海洋学博士点，大气科学为博士学位授予权一级学科点，增设大气物理与大气环境博士点。2007年，海洋科学为首批一级学科国家重点学科。2008年，设立海洋学国家级实验教学示范中心。

2015年，海洋环境学院更名为海洋与大气学院。

海洋馆（鱼山校区） 1906		气象站（鱼山校区） 1974		文苑楼（鱼山校区） 1987		逸夫海洋馆（崂山校区）2006