中国科学院海南热带海洋生物实验站（海南三亚站）始建于1979年，隶属于中国科学院南海海洋研究所。海南三亚站位于海南省三亚市最南端的著名鹿回头旅游风景区——鹿回头半岛，濒临珊瑚礁—红树林海区是我国唯一的热带海洋临海生物实验站。
1999年被列为国家重点野外试验台站（试点站），2002年加入了中国科学院生态系统研究网络（CERN），2006成为国家重点野外试验台站。站内还设有“海南省热带海洋生物技术重点实验室”及与香港科技大学共建的“三亚海洋科学综合（联合）实验室”。
实验站拥有7层32间共4043m2，仪器设备包括所气相色谱、荧光显微镜、气象梯度监测系统、全自动水质分析仪、多普勒测流系统、总有机碳测定仪、多参数水质监测仪、温盐深仪、紫外可见风光光度计、超纯水系统、荧光计、数字生物网口流量计、滴定仪、浊度仪、超净工作台、超低温冰箱、光照培养箱、恒温培养箱、水下光量子仪、高速冷冻离心机等。
另外设有“珊瑚礁试验样区”和“红树林试验样地”，已初步建设成为综合型国家级实验研究野外台站和技术平台为目标，主要从事热带海湾生态系统，如红树林生态系统、珊瑚礁生态系统、海草床、海藻垫等生态系统的主要环境因子、生物群落及其基本生态过程的长期监测、研究与数据管理，深入开展热带海湾生态系统的结构、功能和动态特征及保护管理的研究和示范，同时进行热带海洋生物资源可持续利用、海洋微藻的培养、生态生理研究、海洋活性物质的提取和分析以及海洋化学生态学等研究。