「典藏館」呈現「研究典藏中心」所蒐集的物件，包含海洋科學、海洋科技、深海生物、海洋人文四大領域，挑選出約400件的典藏物件，優先呈現在國人眼前。「典藏館」的物件設置在「研究典藏中心」及海科館戶外園區，焦點展項包含「巨型螺槳」、「巨口鯊」、「深海大螃蟹」、「自由中國號」十分之一模型等特殊物件。「典藏」是博物館永續發展不可或缺的內涵，建構特色典藏更是博物館價值的重要表徵。「典藏海洋．記憶海洋」將逐步建立海科館的特色典藏，成為我國一座完整詮釋海洋的博物館。