Работы в области геологии морей и океанов были начаты в Институте в 1947 году. Тогда их вела группа из 5 сотрудников во главе с профессорами П.Л.Безруковым и В.П.Зенкевичем. В настоящее время в геологическом секторе Института и его отделении работает около 350 специалистов, из них 42 доктора наук и 96 кандидатов наук, несколько академиков и членов-корреспондентов Академии Наук. В 17 научных лабораториях Института обеспечивается высокий уровень исследований по всем направлениям геологии Мирового Океана. Ведутся работы по тектонике, геоморфологии, литологии и минералогии, геохимии. Изучается водная, вооздушная и ледовая взвесь. Огромное внимание уделено геофизике, микропалеонтологии, стратиграфии и палеоокеанологии, а также исследованию твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых на дне морей, динамике берегов и шельфа, геоэкологии.

На сегодняшний день Институт располагает крупнейшей в нашей стране, да и во всем мире, базой для геологических исследований океана. За время существования Института проведено около 150 геологических экспедиций на крупных океанских судах. В каждом из рейсов участвует около 70 специалистов, разделенных на 10-12 отрядов и представляющих основные направления геологической науки. По сути дела, каждая экспедиция представляет собой научно-исследовательский институт на борту корабля. Такая стратегия специализированнных рейсов обеспечивает прекрасную практику в море для научного коллектива — 3 месяца плавания плюс время подготовки, — и позволяет вести оперативную обработку и анализ проб, полученных на борту судна. Этим осбеспечивается высокая эффективность рейсов, а также системный подход к проводимым исследованиям. Подобные приемы работы на крупных судах только начинают применяться за рубежом. Аналитическая обработка на судах обеспечивается использованием новых компьютеризованных комплексов — рентгеновского и рентген-флюоресцентного. Впервые в мире были проведены работы по определению абсолютного возраста пород на борту судна, — с применением радиоуглеродных методов, экспресс-микропалеонтологических определений, газовой хроматографии, лазерных методов.

По объему исследований наши экспедиции могут сравниться только с программой "Global Resolution" (океанское бурение). В ряде экспедиций проводится одновременная работа с нескольких судов в одном районе. Так, во время экспедиции ПИКАР в Красное море изучение гидротермальных руд и горячих рассолов на дне моря проводилось с трех судов и двух подводных аппаратов. Впервые в мировой практике внедрена система одновременной работы двумя подводными аппаратами с базовым надводным судном на на глубинах до 6 тыс. м. Эта система применяется при изучении сложных географических объектов, таких как рудные постройки или выходы гидротерм. К настоящему времени пять принадлежащих институту подводных аппаратов уже сделали более 1500 погружений. Геологические работы проводятся как на ходу судна — дистанционными методами, так и на геологических станциях, на полигонах в ключевых точках. Активно применяются автономные донные установки и буйковые станции — геологические обсерватории, действующие на протяжении года и более. Основная часть приборов и оборудоваения разработана в нашем Институте, многие из разработок нашли применение во всем мире.