Les navires conçus et équipés pour les sciences océanographiques sont des navires de recherche. Ils embarquent les treuils, les laboratoires, les systèmes acoustiques et les couchettes nécessaires pour accueillir des équipes de scientifiques en mer pendant des semaines ou des mois.

Un navire de recherche typique peut déployer des CTD, des filets, des carottiers, des véhicules autonomes et des mouillages. Des laboratoires permettent le traitement immédiat des échantillons pour des analyses de chimie, de biologie et de géologie. Des systèmes de positionnement dynamique maintiennent le navire en position même par mer agitée. Certains navires sont renforcés pour la navigation dans les glaces polaires ; d’autres sont spécialisés dans l’acoustique halieutique ou les levés géophysiques.

Les navires de recherche demeurent indispensables malgré le développement des plateformes autonomes, car de nombreux instruments et expériences nécessitent encore une présence humaine et une capacité de levage importante. Leurs coûts d'exploitation élevés imposent une allocation rigoureuse du temps de navigation par le biais d'appels d'offres concurrentiels. La collaboration internationale permet souvent de mutualiser les coûts des grandes expéditions dans des régions reculées.

L'arrivée d'un navire de recherche dans un lieu rarement visité marque toujours le début de nouvelles découvertes.