上世纪30年代以来，青岛水族馆和青岛海滨生物研究所这对“双子座”姐妹，就作为青岛市的主要标志不断出现在报纸、画报和电影作品中，成为青岛一张靓丽的名片。然而空间规模小、标本品种单一的问题，一直困扰着水族馆的发展。
1965年12月，在水族馆东面的海滩上，海豹池建设工程正式动工，这是青岛水族馆首次大规模扩建。1966年5月1号，海豹池正式对外开放，当天观众就达10万人。随着知名度增加，来水族馆参观的游客也越来越多，1980年水族馆年接待人数超过100万，新建的青岛海洋科技馆也在当年动工。作为青岛水族馆的一部分，新建的青岛海洋科技馆位于莱阳路1号院，占地20亩，从此，青岛水族馆进入了新的历史发展时期。硬件改善之后，充实生物标本，提升科普陈列和科研水平成为当时水族馆的当务之急。1980年，为扩展陈列内容和丰富馆藏标本，水族馆自筹资金，组织采集团，远赴西沙采集南海生物标本。到2007年，青岛海洋科技馆的海洋生物标本馆所藏标本已达2000多种2万多件，是世界上馆藏最为丰富的海洋生物标本馆之一，也是全国唯一一家专业性海洋生物标本馆。
