实验室的研究方向为水声学、超声学和空气声学，其中水声学是本实验室的优势研究领域，在国家海洋安全、海洋环境监测和海洋资源开发中具有重大的应用背景。各研究方向的主要研究内容是：

　　(1) 水声学：研究作为信息载体的声波在复杂海洋介质中的激发、传播、散射、噪声、畸变与起伏规律，开展水声学实验观测技术和海上实验研究，增强对海洋声场时间、空间、频率特性的预测能力，为水声探测、水声通信与导航、声学智能控制、水声遥感等应用提供物理基础。

　　同时与海洋科学、信息科学紧密结合，研究水声探测、水声通信与导航、声学智能控制、水声遥感等应用的新原理、新方法和新技术，研究新型声传感器及其阵列信号处理的理论与关键技术，研究工程化实现的技术途径。

　　(2) 超声学：研究超声波在复杂介质中的传播和散射规律，研究超声信息处理和超声成像的新原理和新方法，开展油气储层声学及油气探测研究、多层粘接界面超声检测，以及极端条件下声学换能器和相控阵的优化设计研究。

　　(3) 空气声学：研究声波在空气介质中的辐射、传播、混响、噪声等规律，研究结构振动与空气声控制理论与技术，探索低频声波能量耗散和隔离的新方法、新材料、新技术，为提高人类生活声学环境质量和服务航空航天、舰艇、高铁等减振降噪提供理论基础与技术支撑。

　　实验室实行学术委员会指导下的实验室主任负责制，由实验室主任全面负责实验室的各项工作，根据学术委员会制定的研究方向，提出岗位设置计划。主持召开室务会议，提出和执行财政预算。组织领导实验室的科学研究、学术活动和行政管理，实施对外合作与交流。实验室设副主任3名，分别协助实验室主任管理日常科研业务、行政管理和学术交流活动。实验室的主体是研究部门，包括水声物理研究组、水声信号处理研究组、空气声学研究组、超声学研究组、声学智能控制研究组、海洋声学技术研究组共6个研究单元，以及南海声学实验基地和中科长城联合工程中心。