1、海洋气象的观测和试验。包括海洋气象观测方法的研究、海洋气象观测仪器和装置的研制、局部或大范围海域的海洋气象的调查研究。
2、海洋天气分析和预报。研究海上的天气和天气系统及与其密切相关的海洋现象，包括海雾、海冰、海浪、风暴潮、海上龙卷、热带风暴、温带气旋的机理分析及其预报方法（见海洋水文气象预报、天气分析、天气预报）。
3、海洋和大气的相互作用。在海洋气象学中所研究的海-气相互作用,主要是海洋和大气之间各种物理量，包括热量、动量（或动能）、水分、气体和电荷等的输送和交换的过程及其时空变异,海-气边界层的观测和理论,及大尺度海-气相互作用（见海面气层湍流输送、海-气关系）。
在大尺度海－气相互作用的范畴内，重点研究大气环流和海洋环流的生成及其对应关系，大洋西边界流动（湾流和黑潮）对于其邻近海区的天气，天气系统和气候的影响，热带海洋对局部乃至全球大气环球和气候的影响（例如埃尔尼诺现象），大气中二氧化碳含量的增加和海洋对此过程的作用及其对气候变迁的影响等。在上述领域内，已揭示了海洋和大气的某些现象之间的联系，取得了一批研究成果，这对于长期天气预报和气候预测有重要的价值。