Seine Sammlungen, die zu den bedeutendsten und vollständigsten des Landes gehören, ermöglichen eine globale Annäherung an die biologische Vielfalt der Meere und die verschiedenen Formen der Beziehung der Bewohner des Kantabrischen Meeres zu ihr im Laufe der Jahrhunderte und aus verschiedenen Blickwinkeln.

Die Sammlungen wurden bereits im 18. Jahrhundert angelegt und später durch so bedeutende Einrichtungen wie das Freie Bildungsinstitut, die Musikschule von Santander, das Museum Real Astillero de Guarnizo, das Spanische Ozeanografische Institut und das Zentrum für Montañes-Studien bereichert.

Das Museum hat derzeit ein Ausstellungsprogramm, das in vier Hauptbereiche unterteilt ist: Leben auf dem Meer, Fischer und Fischerei, Der Golf von Biskaya und das Meer in der Geschichte und Die technologische Avantgarde im Angesicht des Meeres.

Im Jahr 1886 wurde per königlichem Dekret die Maritime Station für experimentelle Zoologie und Botanik gegründet, die 1889 in Santander eingerichtet wurde und der erste Vorläufer des heutigen Museums war. Im Jahr 1948 wurde das Museum der Königlichen Werft von Guarnizo gegründet, das zweite Vorgängermuseum. Das heutige Museum wurde zwischen 1976 und 1978 gebaut und 1982 von der Provinzregierung von Santander übernommen, nachdem es 1981 eingeweiht worden war.

Das Gebäude, Museum und Aquarium, ist das Werk der Architekten Vicente Roig Forner und Ángel Hernández Morales. Es wurde zwischen 1975 und 1978 gebaut. Es besteht aus zwei Gebäuden mit sichtbarer Stahlbetonstruktur, die früher durch ein Vordach verbunden waren, das bei den Restaurierungsarbeiten zwischen 1999 und 2003 abgerissen wurde. Seine drei Stockwerke sind um einen zentralen, überdachten Innenhof angeordnet. Es hatte eine Gesamtfläche von 2.200 Quadratmetern.

Im Jahr 1999 wurde es von dem Architekten José María Páez erweitert, der einen neuen Block entwarf, der an das bereits bestehende Gebäude angebaut wurde. Mit diesem neuen Gebäude umfasst das Museum nun eine Fläche von 8.500 Quadratmetern.