自然资源部海底科学重点实验室成立于1997年，是原国家海洋局首批设立的重点实验室之一，依托单位为自然资源部第二海洋研究所，金振民院士任实验室学术委员会主任，金翔龙院士任实验室名誉主任，方银霞研究员任实验室主任。实验室围绕国家海洋权益维护、海底资源勘探和深海探测技术研发等国家重大需求，以应用基础研究为重点开展创新性研究，揭示海底的基本特征、变化规律与动力过程，重点突破海底演变机制及其对资源环境控制的关键科学问题，发展海底科学的学科理论体系及深海高新技术，为国家宏观决策提供科学依据。
实验室现有职工101名，其中院士2名，研究员21名，副研究员35名，博导10名，硕导23名。目前在站博士后11人，博士23人，硕士38人（含联合培养）。实验室3人入选浙江省特级专家，1人入选国家万人计划和创新领军人才，1个团队入选科技部重点领域创新团队；7人次在国际学术组织任职，11人次在国内学术组织担任职务，形成了一支中青年为主、年龄和专业结构合理的高素质科研队伍。
实验室现拥有国际先进的海底勘测与测试研究设备，具备海底地形地貌、综合地球物理、海底地震、综合地质、底质环境和海底资源的自主调查能力，建有岩矿分析、沉积分析、同位素分析、技术研发、底质声学和综合地球物理解译等6个专业实验室，形成岩矿分析、同位素分析、原位沉积学分析和综合地球物理解译等内业分析特色。
实验室近年来主持完成了包括973计划、863计划、国家重点研发计划、
国家自然科学基金、海洋公益性行业专项、国家海洋专项等系列重大科研任务，研究区域涵盖中国边缘海、太平洋、印度洋、大西洋和南北极，为我国海底科学发展和海洋维权做出了重要贡献。
实验室围绕国家发展战略目标，面向国际竞争，以增强原始创新能力为核心开展基础研究、应用基础研究和基础性工作，实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制。目前与美国、德国、日本、俄罗斯、尼日利亚、莫桑比克、塞舌尔、英国等20余个国家和地区，以及国内30余家单位建立了良好的合作关系，主办了系列国际国内学术交流活动，已成为海底科学合作研究与交流的窗口和载体。