Новое здание для старейшей отечественной научной организации, занимающейся изучением морей и океанов, было построено на юге Москвы как своеобразное развитие еще довоенного научного городка Академии наук. На Нахимовском проспекте возникло несколько модернистских зданий, выстроенных по индивидуальным проектам.

Группа зданий научных институтов проектировалась под руководством видного советского архитектора Якова Белопольского, и все они имеют общие черты. Как и знаменитый ИНИОН, Институт научной информации по общественным наукам, Институт океанологии был окружен бассейном, ныне пустым, и должен был вырастать из него монументальной громадой.

Именно Белопольский одним из первых совершил поворот в советском модернизме к выразительным монументальным формам, будто бы лишенным гравитации супрематическим композициям.

Здание Института океанологии задумывалось как центр композиции, вытянувшейся вдоль проспекта, с приземистыми институтами, сделанными группой Белопольского, и вытянутыми вертикалями институтов, спроектированных группой Платонова. Монументализм простых геометрических форм парадоксально сочетается с открытыми галереями с остекленными первыми этажами, а бассейны с перекинутыми через них мостиками напоминают о крепостной архитектуре.

Такая двоякость архитектуры 1960-х характерна для научных учреждений. В отличие от полностью «открытых» и «прозрачных» общественных зданий и магазинов, исследовательские здания должны были иметь и некую изоляцию, даже если речь шла о «гражданской» науке. Рвы-водоемы были также запроектированы вокруг зданий Центрального экономико-математического института и института Дальнего Востока.

Институт океанологии представляет собой квадратный в плане объем, расчлененный вертикальными лопатками. Он производил бы впечатление брутальной постройки, почти крепости, но нижние этажи здания открыты, оно опоясано двухъярусной галереей. Этот прием нарушает излишнюю монументальность здания и дает легкий намек на атектоничность архитектурных фантазий русского авангарда.

В вестибюле здания находится уникальный объект культурного наследия – витраж "ГИДРОНАВТЫ" (худ. Л.Г.Полищук, С.И.Щербинина, 1977 г.).