К наиболее значимым предметам  коллекции относятся: глубоководный обитаемый аппарат «Пайсис» (с его помощью получены уникальные данные в области геологии, биологии, гидрофизики, гидрохимии, гидроакустики); линза Френеля (использовалась на маяке 1814 года постройки, расположенном в Овиши,  на латвийском побережье Балтийского моря); вертушка лага НИС «Витязь» (принадлежала первому директору Института океанологии АН СССР П.П. Ширшову П.П., а сам лаг отсчитал первые 10000 миль исследовательского плавания судна в 1949 г.); маячный туманный колокол Службы Балтийских маяков (был отлит и установлен в 1885 г. на маяке острова Мохни в Финском заливе восточнее г. Ревеля, где более 100 лет служил мореплавателям); фрагмент оболочки дирижабля «Италия», потерпевшего крушение в 1928 г. (фрагмент найден у  дрейфующего на льдине лагеря У. Нобиле через час после того, как рядом для спасения экспедиции остановился ледокол «Красин»); стартовый ключ космического корабля «Союз - 19» (использовался в первом международном космическом полете со стыковкой с американским космическим кораблем «Аполлон» в 1975 г.).

В коллекции также широко представлены океанологические приборы и оборудование, средства измерений гидрометеорологического назначения, навигационные инструменты, инвентарное имущество и иные предметы.