上海海洋水族馆是一座具国际一流水准的现代化大型海洋水族馆。分中国、南美洲(亚马逊)、澳大利亚、非洲、东南亚、冷水、极地、海岸、深海九大展区。展出了来自五大洲、四大洋的450多个品种、12000多条珍稀鱼类及濒临绝种的稀有生物。水族馆中还有长155米、也是世界上最长的海底隧道之一，让游客有身临其境之感。
其中最有特色的是南美洲的电鳗、澳洲的锯鳐和射水鱼、南极洲的企鹅等，以及镇馆之宝草海龙、缎带海龙的风姿。游客们在惊叹水母曼妙身影的同时，又将在深海区领略包括惊险的“鲨鱼海湾”在内6种不同海洋风情。
建筑布局形似金字塔，整体建筑由主楼水族馆及辅助楼两栋建筑物组成，主楼各层具体分布为：
第一层：设有大厅、售票处、礼品店及餐厅；参观游客由第一层入口乘自动扶梯直达第三层开始游览水族馆；
第三层：化石展览、武林大会--水生生物生存竞技仿生展、SOS拯救鲨鱼展、长江流域珍稀水生物展区，中国展区、南美洲展区、澳大利亚展区。游客参观了第三层后通过自动扶梯下到第二层；
第二层：分为澳大利亚、非洲、东南亚、冷水、极地、海岸六大展区。游客参观第二层后直接乘自动扶梯下到地下二层；
地下二层：水族馆主体，深海展区。游客进入一条自动步行隧道后，穿过体积达650立方米的鹰鲼水景展示缸和海底隧道，最后由隧道出口回到第一层的礼品中心及餐厅，完成整个参观的旅程。
水族馆除了展出世界上有特色的淡水及海洋生物外，最有特色的展示草海龙、缎带海龙、水母、企鹅、斑海豹、沙虎鲨、扬子鳄、中华鲟等世界珍稀品种。除了展示来自五大洲、四大洋水生物外，还特别设置了介绍各大洲人文、地理环境的序厅。
展出空间以装饰、主题、图案和音响展现不同区域鱼类原产地国家的地理、人文风貌。
