台湾水域馆是以水的循环历程来安排动线，入口处即以一座气势磅礴的瀑布，暗示着浩瀚江海皆伊始于高山清流。进得馆内，首先来到高山溪流区。依序前进，还有水深9米的水库池、红树林密生的河口、牡蛎养殖池、珊瑚礁海岸、南湾亚潮带（水深20~30公尺处），当中生长着形形色色的水族鱼类，配合枯木、人造浪、人工珊瑚等逼真造景，让人见识到栩栩如生的水底世界。

台湾海洋生物博物馆号称是东南亚最大的水族世界，屹立在后湾海滨，被步规划为台湾水域馆及珊瑚王国馆两大部分，在展示、教育的功能外，亦将成为岛内海洋研究的重镇。目前开放的台湾水域馆，是以多座情境生动的大型水族缸为主体，展示台湾溪流、湖塘及近岸的鱼类资源；珊瑚王国馆则以南中国海的珊瑚礁为蓝本，设有4座海底隧道、沈船区及鲸豚池。

最后来到大洋池，这是一座注满100万加仑海水的巨型水族缸，透过巨幅观景窗，大小鱼群巡弋穿梭的景象，便如欣赏电影般生动。

除了展出丰富外，博物馆的建筑及周边设施亦颇能呼应海洋主题，例如大厅外的鲸鱼亲水广场，便有多座依实际比例铸造的巨鲸，定时喷水。

海洋生物博物馆展示内容分为台湾水域馆、珊瑚王国馆、世界水域馆等三大主题馆。 　第一展示馆为仿自然生态的水族馆，呈现台湾地区特有的水域称为“台湾水域馆”以高山溪流区、河川中游区、水库区、河口区、潮间带区、南湾生态区及东部大洋区等主题展现，最为引人入胜是以拥有高五公尺、长十六公尺之观景窗，展现大海洋的宏伟的东部大洋区里的大洋池。

第二展示馆系以南中国海之珊瑚生态为主轴，并以浅海至深海方式介绍各式珊瑚的“珊瑚王国馆”，最特别的是那长达八十四公尺的“海底隧道”区，民众可透过这不用潜水即可置身海底的隧道来欣赏这缤纷亮眼的珊瑚礁世界，除外，在馆内也有以人工方式来养殖室内珊瑚，在“珊瑚展示区”里皆可看见养殖成果。

第三展示馆以3D虚拟实境的“无水水族馆”作为展示主轴，呈现最新科技的海洋生态虚拟实境及罕见的极地生物的“世界水域馆”，并以“古代海洋”、“海藻森林”、“极地水域”、“深海水域”为展示主题，藉由电子科技方式，呈现出台湾所处之热带水域所见不到的世界各大水域与古代海洋，以拓展民众对于地球各个地方海洋生态的认识。

海洋生物博物馆也自俄罗斯引进小白鲸，于2002年8月亮相和人们见面，目前饲养在珊瑚王国馆白鲸池里，并透过白鲸的喂食互动及解说员的介绍过程中，让民众深入了解可爱的海中精灵—小白鲸聪明活泼的一面，也提供民众新颖的参观内容及体验。

自行开车：

1、“国道”1号：由高雄终点接17号省道，过水底寮转1号省道、26号省道，依指标即可到达。

2、“国道”1号：至五甲系统接88省道，至崁顶系统接3号“国道”往南行驶，于南州交流道下走1号省道过枫港接26号省道，到达车城乡，依指标即可到达。

3、“国道”3号：于九如交流道下，接3、1、26号省道南下于车城转入西岸景观道路，依指标即可到达。

4、“国道”3号：于南州交流道下，转走1号省道过枫港接26号省道，到达车城乡，依指标即可到达。

5、省道：从台东方向走9号省道，经达仁过枫港接26号省道，到达车城乡，依指标即可到达。　搭乘大众运输：

1、火车：

(1)、搭乘台铁火车(西部纵贯)至高雄火车站下，于火车站前转搭客运(“国光客运”、高雄客运、屏东客运、中南客运)，于车城站下车。

(2)、搭乘台铁火车(南回铁路)至枋寮站下，再转搭客运(“国光客运”、高雄客运、屏东客运、中南客运)，于车城站下车。

2、客运：

(1)、于台北“国光西站”客运，搭乘前往屏东或高雄方向，至车城再搭计程车，即可到达。

(2)、从高雄可搭“国光”、高雄、中南等客运班车至车城，再搭计程车，即可到达。