展出海洋动、植物，特别是海洋或远洋的鱼类及哺乳动物的咸水水族馆。它是公众娱乐、教育和科学研究的中心。大多数大型海洋水族馆均位于沿海地区。世界上第一个大型海洋水族馆是海洋世界(Marineland)，该馆於1938年在美国佛罗里达州的圣奥古斯丁附近落成。

大型海洋水族馆比淡水水族馆更难维护。盐浓度一旦改变，就会搅乱整个水系统的温度、酸度和氧气含量等之间的关系。为了使敏感的鱼类和其他生物始终处在健康状态，需经常解决复杂的维护问题。大型海洋水族馆也有某些有利的条件，海水鱼的种类比淡水鱼多，所以能举行各种各样的海水鱼展出。此外，在咸水环境里可以放养吸引观众的大动物，如鲨鱼、魟鱼、海龟和形态奇特的哺乳动物(海豚、鲸和海牛等)。许多大型海洋水族馆还充分利用鲸和海豚具有能接受训练的能力，训练它们为观众作各种特技表演。许多馆还同大学、生物站、海洋研究机构的研究工作或教育活动有业务联系。这种联系是互惠的，大型海洋水族馆为学生提供训练或实验的设备，高等院校或研究单位则捐赠海洋生物标本，并提供管理海洋生物的专业性指导。参阅水族馆(aquarium)条。