主要关注海面以上1000米与海面以下100米范围内的物理、化学、生物过程，以及在这些过程作用下的海气交换及其气候与环境效应。针对2004～2014和2015～2025两个阶段的研究重点，分别出版了其研究计划上层海洋与低层大气计划：科学计划与实施战略（The Surface Ocean-Lower Atmosphere Study:Science Plan and Implementation Strategy），上层海洋与低层大气计划2015～2025：科学计划与组织（SOLAS 2015～2025:Science Plan and organization）。在2004～2014的研究计划中，包括3个重点领域：海洋与大气之间的生物地球化学相互作用与反馈，海气界面的交换过程与海洋大气边界层中的迁移转化作用，二氧化碳和其他长寿命辐射活性气体的海气通量。在2015～2025的研究计划中，包括5个核心领域：温室气体与海洋，海气界面与物质和能量交换通量，大气沉降与海洋生物地球化学，气溶胶、云与海洋生态系统的联系，海洋生物地球化学过程对大气化学的控制作用。

SOLAS在两期的执行过程中分别得到了多个国际组织、科学委员会及更高层面的科学计划的支持，如IGBP、WCRP、SCOR、ICACGP、ICSU、Future Earth等。SOLAS设有科学指导委员会（Scientific Steering Committee; SSC）和项目办公室（International Planning Office; IPO），负责科学计划的编写、举办学术研讨会、召集暑期学校、编写简报，以及推动不同国家、地区之间的科技合作等。自2004年正式启动以来，每3年举行1次开放科学会议，交流本领域的最新进展；已连续召集多次暑期学校，几百名博士研究生及年轻学者从中受益。中国学者积极推动SOLAS计划的实施，并成立了SOLAS中国工作组，在国家自然科学基金委和科技部的支持下，在中国近海及西北太平洋开展了大气物质沉降、海气界面交换过程、海洋碳与氮循环、海洋大气新粒子生成等方面开展了特色研究。