国际合作处负责管理海洋一所由自然资源部（国家海洋局）、外交部、科技部、中国海洋发展基金会、全球环境基金（gef）等批准的国际合作项目，年度项目/课题30余个，推动了海洋一所国际合作的稳定发展。国际合作处管理的主要项目包括：
1．合作平台建设
（1）“中国东盟国家蓝色伙伴关系建设”项目围绕中国-东盟国家的合作机制与平台建设、生态系统监测与保护修复、海洋环境预报与灾害预警、海洋经济合作与发展、海洋合作政策与管理等领域，全方位构建中国-东盟国家蓝色伙伴关系，推动与东盟国家在海洋领域的联合研究和成果共享，打造依托中国技术的区域海洋观测、监测、预报系统，发布服务于地区发展的公共产品。项目成果将是贯彻习近平总书记指示精神、落实《中国-东盟战略伙伴关系2030年愿景》、构建中国东盟海洋命运共同体的重要支撑。
（2）“中印尼中心及联合观测站建设”目标即建立两国海洋领域的国家级合作平台；协调两国海洋与气候变化领域的合作研究、交流和能力建设；成为印度洋及邻近海区海洋和气候的数据的信息中心；开展联合观测和预报，支撑蓝色经济发展促进海洋科技进步和可持续发展。2010年，中印尼海洋与气候中心在印尼雅加达开始挂牌运行，该中心由我所和印尼海洋渔业部海洋与渔业研究局共同出资运行，由中国自然资源部和印尼海洋渔业部指导。中心在印尼巴东设有海洋联合观测站。
2．海洋观测预报
“东南亚海洋预报系统”是一项集海洋观测、模式研制、预报服务、灾害预警、区域合作为一体的系统工程，主要包括五个部分工作内容：浪-潮-流耦合数值预报系统建设、海洋观测与预报模式系统验证、预报系统业务化试运行及服务产品发布、海洋环境灾害和突发事件预测预警与灾害评估、能力建设与推广应用。系统成果已在东盟多个国家实现业务化运行，同时也为东南亚各国海洋灾害和突发事件应急响应提供了专项保障服务。
3．海洋生态保护
“中国-东盟海洋濒危物种研究”是2015年以来在联合国教科文组织政府间海洋学委员会西太分委会（ioc/westpac）、中国-东盟海洋合作基金、国家重点研发计划的支持下，由中国、泰国、马来西亚等多国专家共同牵头实施的研究区域合作，旨在针对海洋濒危物种建立长期的区域合作机制，在传统方法的基础上集成海洋生物学、无人机、无人艇等现代技术开展科学研究，最终建立亚洲热带海区的海洋濒危物种研究保护网络，并进行应用示范。
4．海洋环境保障
“海洋环境安全保障重点专项——自主海洋环境安全保障技术海上丝绸之路沿线国家适用性研究”项目紧密围绕海洋环境安全保障专项要求设置了“5 1 格局”的研究内容，即5个海洋技术应用推广试验区建设和1个海洋环境安全保障技术适用性评估。5个试验区分别为东南亚、东印度洋、南亚、西印度洋和西太平洋，通过试验区建设带动观测/监测、预报和灾害应急技术的应用推广；同时开展自主海洋环境安全保障技术适用性评估研究，形成海洋联合观测数据共享服务能力。