南海四基观测系统是由陆基、海基、空基和天基观测平台组成的海洋-大气立体观测系统，是对现有气象、海洋业务化观测系统的拓展和完善，提高了无人化、机动化、智能化的观测能力。

陆基观测平台包括岛基超级站、海洋站、气象站、潮位站、地波雷达站等；海基观测平台包括浮标、潜标、无人船、波浪滑翔器、水下滑翔机及走航断面调查等；空基观测平台包括低空无人机、下投式探空等；天基观测平台包括遥感卫星及产品反演等。观测系统瞄准灾害性天气、重大工程运维保障、特定海洋过程及海洋环境的观测，提升了海洋管理、资源开发、环境保护、防灾减灾和海上维权等海洋数据支撑能力。

南方海洋实验室已与多个涉海单位建立了共建共享的机制。