胶州湾站始建于1981年，原名为黄岛海水养殖试验场。

　　1986年改名为黄岛增养殖实验站。

　　中国生态系统研究网络（CERN）组建后，本站1991年成为CERN29个野外观测基本站之一，改名为“胶州湾生态系统研究站”，是我国温带海域唯一的集监测、研究与示范为一体的综合性生态系统研究站。

　　2005年被科技部批准成为国家生态系统野外科学观测研究站，正式命名为“山东胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站”。

　　建站之初，胶州湾站主要从事鱼、虾、贝工厂化育苗和高产养殖关键技术的研究、示范工作。出色地完成了“胶州湾海洋环境及资源调查和鱼虾种苗放流增殖实验”等一系列重大项目，我国海洋水产养殖中的三个浪潮（海带养殖、对虾养殖和扇贝养殖）的兴起都始于胶州湾。

　　90年代以后，胶州湾针对日渐突出的环境问题，开始对生态系统的结构与功能进行综合调查和长期监测，并完成了“胶州湾水域富营养化的研究”等一系列科研课题。

　　进入21世纪以来，胶州湾开始从全球变化和人类活动影响的高度全面考量生态系统的动态变化，研究人与自然和谐发展的途径与关键技术。