Bộ môn Hải dương, Khí tượng và Thủy văn là một trong những bộ môn tiên phong trong hoạt động nghiên cứu và giảng dạy các vấn đề liên quan đến lĩnh vực Hải dương học, Thủy văn học và Khí tượng khí hậu học. Các hướng nghiên cứu thế mạnh của đội ngũ cán bộ của bộ môn hiện nay tập trung vào các vấn đề liên quan đến biến đổi khí hậu và nước biển dâng, các thay đổi trong các tham số khí tượng khí hậu, quá trình xói lở, bồi tụ trong sông, cửa sông và vùng rừng ngập mặn, xâm nhập mặn vùng đồng bằng sông cửu long, ngập lụt đô thị, ảnh hưởng của khí tượng đến nông nghiệp, …
Các hướng đề tài nghiên cứu điển hình về quá trình xói bồi khu vực cửa sông, rừng ngập mặn và các quá trình thủy thạch động lực học chủ đạo chi phối từ vùng trong sông, đến cửa sông, khu vực ven bờ, rừng ngập mặn ở khu vực Cần Giờ và Đồng Bằng sông Cửu Long.
Điển hình là 2 chương trình hợp tác nghiên cứu Việt-Đức (giai đoạn 2003-2009) và hợp tác Việt-Mỹ (giai đoạn 2014-2017).
Chương trình hợp tác với các trường đại học Tasmania của Úc (2017-2018) thông qua các nghiên cứu về trao đổi dinh dưỡng sông biển qua vùng cửa sông và sự phú dưỡng hóa xảy ra khu vực này cũng như khả năng xuất hiện hiện tượng bùng phát của tảo nở hoa (Algal bloom).
Cán bộ bộ môn cũng đóng góp chuyên môn cho các dự án hợp tác nghiên cứu với các nhà khoa học trong nước và quốc tế (giai đoạn 2016-2018) trong nghiên cứu các vấn đề bức thiết hiện nay xảy ra khu vực Đồng bằng sông Cửu Long như các vấn đề xói lở bồi tụ khu vực ven bờ Đồng bằng sông Cửu Long và các đánh giá về hiệu quả các công trình bảo vệ đường bờ và vùng ven bờ khu vực này. Các hướng nghiên cứu khí tượng-khí hậu học và đặc biệt là hướng nghiên cứu về khí tượng nông nghiệp là một trong những thế mạnh của Bộ môn. Phần lớn các công bố quốc tế trên các tập san uy tín của cán bộ bộ môn từ hướng nghiên cứu này.
Các kết quả nghiên cứu bao phủ các lĩnh vực Hải dương, khí tượng và Thủy văn kể trên không chỉ đóng góp nâng cao năng lực nghiên cứu của cán bộ Bộ môn mà còn hỗ trợ rất hiệu nâng cao quả chất lượng đào tạo các thế hệ khoa học kế cận.