标志由线条组成，整体呈圆形，象征开放和包容，颜色以海洋蓝色为主基调。

在象征圆满的圆形中，由阶梯状的直线将整个圆形划分为三个层次，圆形中间部分由线条勾勒出中国南海英文字母S。

整个标志既比拟海水由深到浅的层次变化，也象征研究所地圈、水圈、生物圈三个研究领域，更突出了研究所的研究范围，寓意着研究所上下团结一致，互相扶持，互相包容，不断促进南海海洋所迅速发展壮大。