本中心係為培殖水族展示所需之水產生物，以確保水族生物展示之更新化與來源不虞匱乏，並培訓生物飼養、管理之人才，以累積經營管理者之實務經驗而建立，可說是本館運作之心臟地帶。 本中心主要區域如下：
(一)保育類水生動物收容中心
本區為野外海龜因傷病後送至海生館醫療之主要區域，負責海龜的收容照顧及健康管理。海龜日常飼養上，主要餵食魷魚、鯖魚、鰺魚，添加昆布、蔬菜及維生素，並以儲水量達250頓之水池飼養，活動之空間足夠，水質穩定，生物之狀況亦容易觀察及掌控，若海龜健康狀況不佳或體型較小則於4頓或7頓水槽隔離飼養照顧。若遭收容之海龜復原狀況良好，本館會選擇適合之地點進行野放；若於醫療中不幸死亡，則進行解剖，進行細菌學及微生物之檢查，為日後研究建立參考依據。
(二)珊瑚農場─培育區C1-1~C1-3
珊瑚礁生態系是海洋中生物種類最多、生產力最高的所在，為減緩野外採捕的壓力並提供館內研究使用，本館利用自行研發之繁殖技術大量培育各種珊瑚，其間並取得多項培育專利；本館依不同珊瑚之特性，採用簡單吊掛法及軟珊瑚基座附著法來培育。C1-1~C1-3缸體為方型水槽，面朝走道之水槽側邊有玻璃觀景窗，可供參觀人士更近距離觀賞缸裡的生物。當珊瑚母株進行分株後，新生代的珊瑚子株會被移至此處進行隔離觀察，待吊掛成串的珊瑚子株肉質組織癒合完全，以及軟珊瑚和基座緊密結合之後，再將成這些珊瑚移至大型的池區蓄養。
(三)珊瑚農場─培育區B1-1~B1-3
水族中心之珊瑚多採吊掛式培育，而本區則將珊瑚放置於階梯式的水泥磚上來呈現，展示的珊瑚體形屬於大型的珊瑚；又為方便隨時取用或移動，珊瑚皆依其構造及特性之不同，選用瓷磚或盆栽容器等低價的材質做為培育的基座，使珊瑚飼育的空間利用上更佳具有彈性，擺放於基座上的珊瑚姿態也將更具美感。
(四)珊瑚農場─珊瑚礁生態兼水下數位錄影缸B4-1~2
本區利用活珊瑚缸的生物組成結構，模擬天然珊瑚礁，長期保存珊瑚種源。缸中具有水下數位錄影機，進行珊瑚礁生態的即時監測，本館亦將錄影畫面展示於網際網路供民眾觀賞。
(五)珊瑚農場─珊瑚幼苗收集流水式水缸B5-1~4
主要目的是將珊瑚群體分別置放於個別的小水缸內，利用珊瑚的幼生釋放後會漂浮在水體中，隨著海水溢流至具有浮游生物網的收集管中而被攔截，以清點各時段所釋放珊瑚幼生的數目，研究其幼生釋放的時間，或收集幼生供作研究材料使用。
(六)珊瑚農場─珊瑚水桌
本館利用自行研發的繁殖技術培育各種珊瑚，在此特別以水桌方式呈現，展示各種不同種類的珊瑚，讓來訪嘉賓不需潛水，即可以近距離仔細觀察珊瑚的構造；其中兩缸為小量流水式養殖，另一缸則為人工海水養殖，平時僅以馬達製造水流並經過冰水機控制水溫，再以微量淡水補充蒸發之水分，即可維持珊瑚之穩定。
(七)仙后水母養殖區
仙后水母是海生館最早人工繁殖成功的的種類之1，最早發現的野外棲息地在枋寮九孔養殖區的排水道，之後也陸續在水產養殖區的排水道發現。仙后水母具有共生藻，能藉由共生藻的光合作用生存，但同時也捕捉浮游動物作為蛋白質來源，對水質要求不高，使水母中較容易養殖的品種。
(八)其它養殖區域
水族實驗中心
館藏標本室
溼地公園
墾丁天文台
海生館宿舍