Desde a sua criação, este museu tem vindo a desenvolver um papel primordial de investigação, exposição e conservação, revelando uma enorme capacidade de adequação às necessidades geradas pela sociedade. Assim, se os primeiros diplomas lhe atribuíam uma função essencialmente expositiva e de conservação, de todos os objectos que documentassem o passado da marinha portuguesa e os serviços por ela prestados, a legislação actual reconhece outras dimensões.
Hoje, compete ao Museu: assegurar e gerir os processos de conservação e exposição de objectos de valor histórico, artístico e documental do património da Marinha (ou confiados à sua guarda); promover e desenvolver acções de investigação documental histórico-científica no domínio do museu e, ainda, desenvolver e divulgar um plano de actividades didáctico-culturais. Instituição aberta e amplamente ligada ao exterior, o Museu tem uma cooperação activa com museus congéneres e outras instituições, realizando exposições de carácter temporário, e outras actividades, em torno de temáticas relevantes.
É com base nestes princípios, que norteam a sua actuação ao nível dos seus departamentos, estruturas e serviços, que o valor e diversidade das colecções do Museu de Marinha tem vindo a ser reconhecido internacionalmente.
Entre os serviços prestados por este museu, conta-se com a existência de uma biblioteca, um arquivo de imagem, um arquivo de desenhos e planos, várias oficinas de modelismo, bem como uma loja e uma cafetaria para apoio dos visitantes.
Contendo cerca de 10.000 obras, exceptuando as publicações periódicas, a Biblioteca deste museu disponibiliza uma vasta documentação sobre as mais variadas temáticas, particularmente no que se refere aos assuntos marítimos, à história geral e dos Descobrimentos e aos estudos olissiponenses.
Por sua vez, o Arquivo de Imagem reúne, aproximadamente, 60.000 imagens que, subordinadas ao tema marítimo, testemunham factos ocorridos desde o século XIX (data dos seus negativos mais antigos) até à actualidade. Estas imagens revelam-nos navios, individualidades e eventos, que fizeram parte da história que marcou este período. Desde Abril de 2002 o Museu passou a ser responsável pelo Arquivo Histórico de Imagens da Marinha de Guerra Portuguesa.
No Arquivo de Desenhos e Planos, guarda-se um interessante espólio, composto por mais de 1.500 planos e desenhos de navios portugueses antigos, incluindo navios militares, mercantes, embarcações de pesca, recreio ou de tráfego fluvial.
É nas oficinas de modelismo que se efectua a conservação e o restauro dos modelos que compõem as colecções do museu. Aqui nasceram alguns dos modelos de embarcações que se encontram expostos.
A missão do Museu de Marinha, enquanto instituição museológica, tem vindo a ser complementada por uma série de contributos, tanto da parte de entidades oficiais como de particulares, que têm vindo a legar importantes objectos e documentos ao museu.
Repositório de um património único, o Museu de Marinha procura diariamente contribuir para a formação dos cidadãos e garantir uma relação cultural dinâmica com todos aqueles que o visitam. Constituir um testemunho válido e importante da história de Portugal, divulgando-a por todo o mundo, assume-se, então, como parte integrante da sua missão.