根据海洋观测系统的一般组成方式，海洋原位观测站通常由传感器和支撑平台数据处理单元（通常是固定在海底的重块）组成。有时支撑平台十分简单，甚至只是一个架子。海底观测站作为一种离线的原位观测系统，用于对某一科学现象的定期定点观测比较有效。这种观测站，区域性很强，完成的任务也比较有限。一般来讲，数据的采集是自容式的，将数日乃至数周、数月、数年的数据存储在支持系统的数据存储单元之中。一旦任务完成后，回收整个观测站，或者通过某种非接触式数据传输系统取回数据，才能得到观测数据。因此海洋观测站也是一种间接观测系统。当然，这种观测站也可以像新世纪天文台（New Millennium Observatory; NeMO）系统一样，通过水声通信技术把观测数据传到水面，并通过卫星传回大陆，实现海底的直接观测。

海底观测站形形色色，根据不同任务选用不同的观测器或传感器组进行设计制作，其系统结构相差不大。它有几个基本特点是明确的：①观测站地点固定、任务明确，观测内容比较聚焦。②观测站独立工作于海底，无须其他支撑系统。③观测站的工作站由于受电池容量和存储单元容量大小的限制，工作时间一般不会太长。④观测站构成组分一般是以观测器和数据采集器为主。此外，观测站常常配备有近距离无线通信接口，以供人们对观测站的工作状态实施定期巡检，或定期获取观测数据。无线通信接口可以是电磁式的，如电感耦合链接（inductive coupling link; ICL），也可以是光学式的，如基于激光的中短距离通信器。