Okyanusbilimi için tasarlanmış ve donatılmış gemiler araştırma gemileridir. Haftalarca veya aylarca denizde bilim insanı ekiplerini desteklemek için gereken vinçleri, laboratuvarları, akustik sistemleri ve yanaşma yerlerini taşırlar.

Tipik bir araştırma gemisi, CTD cihazları, ağlar, örnekleme aletleri, otonom araçlar ve demirleme sistemleri kullanabilir. Laboratuvarlar, kimya, biyoloji ve jeoloji alanlarında örneklerin anında işlenmesine olanak tanır. Dinamik konumlandırma sistemleri, gemiyi sert denizlerde bile sabit tutar. Bazı gemiler kutup çalışmaları için buz takviyeli olarak tasarlanmıştır; diğerleri ise balıkçılık akustiği veya jeofiziksel araştırmalar konusunda uzmanlaşmıştır.

Otonom platformların gelişmesine rağmen, araştırma gemileri vazgeçilmezliğini koruyor çünkü birçok alet ve deney hala insan varlığına ve ağır yük taşıma kapasitesine ihtiyaç duyuyor. İşletme maliyetleri yüksek olduğundan, gemi kullanım süresi rekabetçi teklifler yoluyla dikkatlice tahsis ediliyor. Uluslararası işbirliği, uzak bölgelere yapılan büyük keşif gezilerinin masraflarını sıklıkla paylaşıyor.

Nadiren ziyaret edilen bir yere araştırma gemisinin ulaşması, hâlâ yeni keşiflerin başlangıcını işaret eder.