上海海洋水族館內有28個大型主題生物展示區,展出來自五大洲、四大洋的300多個品種、1萬餘條珍稀魚類及瀕臨絕種的稀有生物,是世界上做大的人造海水水族館之一。館內的四條海底隧道更是受歡迎,步入其中,看鯊魚、海龜等在頭頂游弋,神奇的海底世界一覽無餘。
海洋館內除了澳洲射水魚、非洲多鰭魚、東南亞的白斧頭鯊、南美洲的電鰻和巨骨舌魚等外形奇特的魚類,還有斑海豹、南極企鵝、娃娃魚、揚子鱷等珍貴動物,以及可愛的海馬、鎮館之寶——草海龍、緞帶海龍。上海海洋水族館也是全世界唯一一個有獨立大陸展區來展示大陸特有水生生物的水族館,其中包括許多國家保護動物,有中華鱘、胭脂魚、揚子鱷、娃娃魚等。