自2005年起，國立海洋生物博物館與位於花蓮的國立東華大學合作成立『海洋生物科技研究所』及『海洋生物多樣性及演化研究所』，兩研究所於2014年合併而成『海洋生物研究所』。此舉開創了屬於社會教育的國立社教館所與屬於高等教育範疇的國立大學合作之先河。
東華大學將研究所設立於屏東縣車城鄉的海生館內，使研究所學生直接受教於海生館的海洋專業師資，並學習使用齊備的高階研究設施及儀器，從事具有本土性、獨特性及前瞻性的海洋生命科學研究。此外，藉由創新育成中心的運作，海生館得以將研發成果轉化為各項專利及商品，創造市場價值。