Cтарейший и наиболее крупный российский исследовательский центр в области океанологии. ИО РАН − единственный в России институт, проводящий исследования во всех областях морских наук, включая физику, климатологию, химию, биологию и геологию океана и самостоятельно разрабатывающий морскую технику для исследований. Учёные института проводят исследования во всех океанах, включая Арктику и приантарктические воды Южного океана, в большинстве окраинных и внутренних морей.

Один из ведущих научных центров в мире в области науки об атмосфере. Атмосфера изучается современными экспериментальными, наблюдательными, физико-математическими и вычислительными методами. Диапазон исследований, проводимых ИФА, достаточно широк: изучение динамики атмосферы как теоретическими методами, так и с помощью лабораторного моделирования; разработка новых дистанционных методов определения параметров атмосферы, используемых, в частности, для нужд космонавтики; изучение атмосферной оптики и акустики; исследование верхних слоев атмосферы, малых примесей в ней и т.д. Институт работает над проблемами климата, создания его моделей, а также устойчивости и диагноза климатической системы.