中国航海博物馆筹建时期确立了“立意高起点、设计高水平、建筑高质量、文物高品味”的要求，2010年7月开馆后，将向着“服务优质、品牌优秀、运行优良”的目标，努力打造“国内领先、世界一流”的国家级博物馆。通过对我国航海事业发展的昨天、今天和明天的全面研究和展示，继续弘扬“热爱祖国、睦邻友好、科学航海”的精神，构筑国际化航海文化交流平台，并为进一步做好航海文物保护与研究工作，传承中华民族的航海文明，推动航海强国战略和上海国际航运中心建设作出新的贡献。
为培养青少年对于海洋的向往、对航海事业的兴趣与热爱，上海中国航海博物馆内还设有天象馆、航海4D影院等，让参观者可以足不出馆就体验得到大航海时代的无穷魅力。中国航海博物馆的筹建，是国务院为推进上海国际航运中心建设这一国家战略作出的重要决定。它的建成，将更好地展现我国悠久的航海历史、技术及其对世界科学技术发展的贡献，弘扬中华民族灿烂的航海文明及优良传统，普及航海知识，构建国际航海交流平台，并对广大青少年进行生动的爱国主义教育。
2005年，党中央和国务院隆重举行了郑和下西洋600周年纪念活动，之后，国务院批准同意在上海建设我国第一家国家级航海博物馆。在交通运输部和上海市政府的领导下，全国各大交通港航管理部门和企业、文博单位、高等院校、研究机构以及社会各界给予了极大的关注和支持。自2006年筹建工作启动至今，历经四年的艰苦筹建，博物馆已完成展馆建设及布展工作。目前，馆藏文物已达2万余件，包括一批具有重要收藏、研究价值，反映我国航海历史、航海技术的重要事件和重要人物的文物与实物。例如反映我国古代造船技术的明代快船、福船，我国第一幅世界地图“大明混一图”、青铜器水陆攻战壶、古代海外贸易瓷器、十九世纪的航海仪器等。同时，博物馆具有互动类展项70余项，并运用模型、场景、多媒体、环境模拟等辅助手段，真实再现中国航海历史发展历程，生动传播科学航海知识。
作为交通运输部和上海市人民政府共同筹建的，我国第一家以航海为主题的国家级博物馆，地处上海市浦东新区临港新城，毗邻上海国际航运中心洋山深水港区。
2005年，党中央和国务院隆重举行了郑和下西洋600周年纪念活动，既对全国人民进行了爱国主义教育，也向全世界展示了中国的航海文明和维护世界和平的形象。作为此次纪念活动的重要组成部分，上海市政府与国家有关部、局联合举办了《郑和航海暨国际海洋博览会》，得到中央有关领导及社会各界的普遍好评和高度赞扬。
2007年，中国交通部和国家文物局联合下发文件，上海市政府也颁布政府令，动员鼓励各单位和社会各界支持中国航海博物馆的文物征集工作。在文物征集人员的不懈努力下，博物馆从最初每月只能征集到几件实物文物逐步发展到每月征集到数百件实物文物，使馆藏数量迅速增加到2万件以上，另外还征集到各类海图5万份，文献书籍2万册。
以此为契机，经征得中宣部和原交通部同意，上海市人民政府决定在浦东临港新城投资建造上海中国航海博物馆。中宣部和交通部联合下发文件对此明确表示支持。
中国航海博物馆在筹建过程中得到了社会各界的大力支持和捐助，已经列入捐赠名录的共计89个捐赠单位和捐赠个人，其中捐赠单位47个，包括中国人民解放军海军、江苏省南京市博物馆、中国人民解放军海军东海舰队司令部、上海市航海学会、大连海事大学、上海航运交易所、上海船厂船舶有限公司、长江航道局等；捐赠个人42名，包括冯懿有、徐伯民、朱经纶、曹少波、李福亨、徐庆隆、杨洪武、张玉琪、许路、宋福春、郭献忠、单明哲等。
中国航海博物馆是中国目前规模最大、等级最高的综合性航海博物馆，室内展示面积达到了21000平方米。馆内展区分为三层，第一层设置了航海历史馆、船舶馆、海员馆，以及渔船与捕鱼专题展区；第二层设置了航海与港口馆、海事与海上安全馆、军事航海馆，以及航海体育与休闲专题展区。博物馆还建有天象馆、4D影院和儿童活动中心。
博物馆建设总投资60641万元，总占地面积2.5万平方米，建筑面积4.6万平方米，展馆面积2.1万平方米，共设6个分馆，3个专题馆，并设有天象馆、电影院和报告厅等，更预留一定面积做临时展区。将以“航海”为主线，以“博物”为基础，以实物、实物模拟为主，图片、文字、多媒体等为辅手段进行展示。
上海中国航海博物馆内藏2万多件文物，全面反映了中国航海历史、航海文化、航海技术，其中包括一艘以古代造船工艺复制的巨型明代福船、船模300余艘以及战国时期的水陆攻战船、纹青铜器壶等珍贵文物和重要史料。
其中，位于一楼大厅内的高近70米、长30余米，宽逾8米的巨型明代福船，是航海历史馆的“镇馆之宝”，它带领人们走进中国从郑和下西洋以来波澜壮阔的航海历史。 在海事与海上安全馆，仿真模型逼真地再现了直升机和救生索具搭建出的海上立体救助场景。观众还可以通过实物参观和多媒体影像，重温“振华4号”在亚丁湾成功击退索马里海盗等航海热点事件。
目前，中国航海博物馆已与加拿大、澳大利亚、意大利、荷兰、德国等5个国家级航海博物馆建立了友好馆关系。
