1966년 국내의 해양분야에 종사하고 있던 여러 인사들이 해양학회 창립의 필요성을 절감하게 되어 당시 이병돈(李秉暾) · 최상(崔相) · 이석우(李錫祐) · 김종수(金鍾洙) · 허형택(許亨澤) · 박주석(朴周錫) 등에 의하여 발기되었다.
해양학의 진보 및 해양에 관한 지식의 향상과 보급에 공헌하며, 해양자원의 개발과 보존에 기여하기 위해 설립되었다.
창립 초기에는 회원과 재정이 빈약하여 유네스코한국위원회 과학부의 재정지원을 받았으나 1968년 서울대학교에 최초로 정규 해양학과의 신설을 계기로 점차 발전하게 되었고, 이후 많은 대학에 해양 관련 학과가 개설되어 많은 해양학자가 배출됨으로써 1993년도에는 과학기술처에 사단법인체로 등록되었다.
1966년에 《한국해양학회지》를 창간하였다. 1983년에는 한국해양학회 학술상을 제정하였고, 1984년에는 《한국해양학의 발전과 전망》을, 1993년에는 《해양학용어집》을 발간하였다. 1996년에는 《한국해양학회지》를 영문 학회지 Journal of Korean Society of Oceanography로 개칭하여 발간하고, 국문 학회지 《바다(The Sea)》를 창간하였다. 1998년에는 ‘세계 해양의 해’를 기념하여 해양수산부와 공동학술대회를 개최하였다. 2005년에는 한국해양연구원과 통합 영문학회지 Ocean Science Journal(OSJ)를 발간하였는데 이 학술지는 2014년에 SCIE에 등재되었다. 2006년에는 국문학술지 《바다》가 KCI에 등재되었다. 200년에는 중국해양학회와 해양과학 기술협력 협약을 쳬결하였다. 2010년에는 제1회 한중 해양과학 공동 심포지움을 개최하였다. 2016년에 《한국해양학회 50년사》를 발간하였다. 2021년에는 한국해양과학기술협의회 공동학술대회를 개최하였다.
물리해양학분과 · 화학해양학분과 · 생물해양학분과 · 지질해양학분과의 기본 4개 분과와 해양환경보전분과의 특별분과에서 분과별 세미나를 개최하여 심도있는 논의의 장을 열고 있다. 이 밖에도 국내외의 학술단체와 공동으로 연구발표회를 수시로 개최하여 괄목할만한 성과를 이룩하였으며, 국내의 69개 대학, 연구기관, 관공서 및 학회, 미국 · 일본 · 영국 · 독일 · 프랑스 · 캐나다 등 국외의 57개 유관기관과 자료를 교환하고 있다.
공로상, 삼각상, 약수상 서붕기술상, 해수부 장관상 등을 제정하여 해양 기술 발전에 기여한 인사들에게 수여하고 있다. 사무실은 경기도 광명시 광명무역센터에 있다.