海洋生物博物館位於屏東縣車城鄉，及墾丁國家公園西北角的龜山山麓臨海地區，依山傍海，以維護並保存完整的島嶼及海洋生態環境為建館宗旨。全區地96.81公頃，建築物以波浪般的屋頂，配合山海景緻代表水的精神，而海洋生物模型，則懸掛在挑高21公尺的大廳上，充滿著濃厚海洋氣息。
海洋生物博物館主體設施約可分成3個展示館：台灣水域館、珊瑚王國館及世界水域。海生館將主體環境營造具臨場感，以水域生態來說，你可看到河流中游區域的藻類生態、溪流邊會有的動植物生物鏈。一般我們僅能看到水庫或者蚵田的水平面以上景緻，海生館則將水平面以下的畫面，以實體呈現在遊客眼前。

台灣水域館以生動的方式，模擬了台灣從高山到海洋的生態、景觀，以一小滴水的旅行，從天上落入高山，流進溪流，並且順流而下，最後進入大海，而由此延伸台灣的高山溪流、河畔溪邊、河口區、潮間帶、牡蠣養殖及人工水庫的生態環境，甚具教育解說之功能。

珊瑚王國館的入口處，展示著活珊瑚與熱帶魚，來迎接客人。珊瑚的種類豐富，共有600多株活體珊瑚在展示館中，展現出繽紛的海底世界，讓遊客大開眼界；尤其當走過珊瑚館的過海底隧道時，看到龐大的鯊魚身軀游過你的頭頂，讓人彷彿身處電影大白鯊的場景，而遊客還可從不同的角度觀察魚類游泳的姿態及下腹部；小白鯨，則是海生館的招牌動物。

世界水域館以結合水族館及全數位影像化的方式，展示古代海洋、海藻森林、深海水域、極地水域等四大主題，並設有互動式「探索教室」，讓小朋友於娛樂中學習海洋知識。其中「古代海洋」主題區的「4D特效海洋劇場」透過虛擬時境的手法，讓參觀者彷彿穿過時空回到遠古時代，新奇有趣。

展館外是太平洋親水廣場，廣場的鯨豚造型噴泉戲水池中，共有21隻以1比1比例做成的鯨豚模型，包括13隻海豚、3隻高聳的旗魚噴水座、4隻鬼頭刀以及1隻大鯨鯊。天氣炎熱的時候，不少遊客愛在這裡踩水嬉戲並留影，無論是娛樂或是視覺效果，都令人樂不思蜀。