Los buques diseñados y equipados para la investigación oceanográfica son buques de investigación. Transportan los cabrestantes, laboratorios, sistemas acústicos y muelles necesarios para dar soporte a equipos de científicos en alta mar durante semanas o meses.

Un buque de investigación típico puede desplegar CTD, redes, muestreadores, vehículos autónomos y amarres. Los laboratorios permiten el procesamiento inmediato de muestras para análisis químicos, biológicos y geológicos. Los sistemas de posicionamiento dinámico mantienen el buque en su posición incluso en mares agitados. Algunos buques están reforzados para operar en hielo en zonas polares; otros se especializan en acústica pesquera o prospección geofísica.

Los buques de investigación siguen siendo indispensables a pesar del auge de las plataformas autónomas, ya que muchos instrumentos y experimentos aún requieren presencia humana y gran capacidad de carga. Los costos operativos son elevados, por lo que el tiempo de navegación se asigna cuidadosamente mediante licitaciones competitivas. La colaboración internacional suele compartir los gastos de grandes expediciones a regiones remotas.

La llegada de un buque de investigación a un lugar poco visitado sigue marcando el comienzo de nuevos descubrimientos.