內政部於2007年（內授營園字第0960804108號函）函請本院考量李前院長遠哲建議將綠島發展為國際生態旅遊島，並設立研究工作站之可行性乙案，業經本中心相關研究人員初步研商，建議本院設立「綠島海洋研究站」，並成立「綠島海洋研究站推動小組」。本院於2009年1月函請生物多樣性研究中心研究員鄭明修，擔任本院「主題研究與人才培育」子計畫「綠島建設」主持人，執行綠島海洋研究站籌備相關事宜。
綠島海洋研究站原為綠島技能訓練所，位於綠島東北角位置屬於綠島人權文化園區整體規劃的最東側，基地北側為珊瑚礁岩岸潮間帶，南側及東側緊接牛頭山，西側目前為綠島監獄職工宿舍群，地址在台東縣綠島鄉公館村流麻溝2號，綠島技能訓練所之部分土地及建物，範圍包括：流麻溝以西，宿舍區以東部份作為計畫區域，共有土地1.12659公頃，建物兩棟總樓地板面積3146.09平方公尺（約953坪）。本研究站配置於綠島技能訓練所自裁撤後所屬建物，該區域原有建物大多呈現荒廢狀態，基於政府倡導閒置空間在利用及節能減碳的原則下，將已原有建物空間機能活化為主軸，不另增加建築物量體，減低綠島在地環境負荷。
綠島海洋研究站設立目的，主要為台灣東南海域海洋研究的中繼與支援場地，研究主軸為海洋生物與生態，但並不侷限於綠島周邊海域，也涵蓋南海與國際合作。將以逐漸實現以下為主要工作重點：
- 建構海洋生態調查研究所需的軟硬體設備。
- 建構西太平洋台灣海域海洋生態系基礎資料庫。
- 聚焦黑潮與全球氣候變遷研究，促進國際海洋研究交流。
- 培育海洋環境生態和海洋生物多樣性研究人才。
- 推廣教育海洋相關環境生態知識。
- 落實學術研究成果在地化、普及化之大眾教育功能。
在調查研究方向上，研究站位於黑潮流經的路線上，溫暖的海水來自於生物多樣性極高，這是從南方珊瑚大三角區（印尼、婆羅洲、菲律賓），帶來豐富的海洋生物種類，相對也產生研究潛能，是研究站重要的調查研究方向。隨著全球暖化與極端氣候變遷帶來的問題，都是全球珊瑚礁海域重要且迫切的研究課題，從暖化造成的珊瑚白化、二氧化碳造成的海洋酸化、極端氣候對淺海珊瑚造成的影響……等，這也都是綠島周邊海域實際需面對的問題，也是研究站重要的研究方向。
2020年本院第3次院務會議通過成立「海洋科學專題中心」，綠島海洋研究站將成為從事以台灣為主之海洋科學研究的重要基地。支援本院和國內學術單位海洋相關研究與調查，並進行臺灣周邊海域環境變遷的監測與研究。更要在既有國際合作基礎上，邀請國際科學家參與綠島海洋科學研究之相關議題，增進我國與周邊國家之科學研究交流，推廣科學研究成果共享並與國際海洋科學研究接軌。
