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ONC的科学计划包括四大科学主题，每个主题都包括若干个关键科学问题。尽管ONC是区域性的，但是仍然可以吸引国际研究者。除海洋科学外，ONC产生的大数据还可为计算机科学领域提供研究资料，为社会科学家提供数据产品。未来，ONC将致力于为全球海洋资源可持续管理及人类海洋足迹研究提供科学支撑。目前，正在开展的研究计划涉及四个科学主题：了解人类在东北太平洋引起的变化，东北太平洋和沙利旭海的生命，海底、海洋和大气之间的联系，海底泥沙运动。
海洋是地球气候系统的组成部分。海洋通过环流将热带地区的大量热量传递到两极地区，从而缓解了全球极端温度，使地球适合生物居住。海洋吸收大气中一部分由于人类活动产生的CO 2 ，在降低全球变暖的速度方面发挥了重要作用，但同时也导致了海洋酸化。
在东北太平洋，科学家已经观察到海洋温度变化、溶解氧消耗和酸化对渔业的影响。因此，必须监测海洋变化，为决策者提供必要的信息，以确保海洋健康。
该科学主题涉及三个关键科学问题：第一，东北太平洋发生变化的幅度和速率是多少；第二，东北太平洋海洋生态系统如何应对海洋酸化的加剧；第三，沿海水域的氧气消耗如何影响生态系统服务。
进行有效的海洋管理的前提是了解海洋生物的多样性，以及从微生物、浮游动物到鱼类的分布和丰富性。利用这些信息并结合有关物种相互作用的知识，可以有助我们了解海洋健康和生态系统，以及生态系统对干扰的反应。对海洋生物的观察需要在尽可能广泛的尺度上进行，观察的范围从基因到物种，再到生态系统。如果需要了解生物多样性对生态系统功能的重要性，则需要了解物种的生存地、生境特征、在群落中的作用，以及生物多样性如何随着时间在群落、物种和种群水平上发生变化。研究深海鱼类群落和海底生物圈也有助我们理解地球生命的极限与起源，以及在太阳系内外存在的可能性。
该科学主题涉及六个关键科学问题：第一，东北太平洋的变化对鱼类和海洋哺乳动物的影响；第二，底栖生物种群和群落对物理和生物干扰的反应；第三，海底及底栖生物地球化学过程的功能和效率；第四，是什么限制了海底生命；第五，微生物群落如何调节和响应低氧环境，且如何影响动物群落；第六，海洋运输过程如何影响东北太平洋的初级生产力。
加拿大海底科学观测网的观测范围包括各种海洋环境，如在活跃的海底扩张区域存在的火山活动和热液活动，在大陆斜坡带环境中存在的气体排放和海底天然气水合物排放，以及缺氧盆地、急流海峡及潮汐驱动的浊流。这些海洋环境和上方水体之间交换化学和生物成分，有些物质到达海洋—大气边界，会进一步发生复杂的相互作用。例如，降水和蒸发调节海洋盐度，海浪严重影响热量和气体交换，大气中沉积在海洋中的微粒改变海洋表面的性质，以及海洋向大气中注入微粒。
该科学主题涉及五个关键科学问题：第一，海洋地壳和海水之间的化学和热交换的机制和量级；第二，上层海洋过程以何种方式影响气溶胶的形成；第三，从海底到大气的甲烷通量有多大；第四，海洋地球工程减缓气候变化的优势和风险是什么；第五，加拿大沿海海洋环境如何受到气候变化的影响，如何更好地监测这些影响。
世界上最大的地震发生在近海俯冲带，如卡斯卡底古陆。当地面震动造成伤亡和基础设施损坏时，会直接影响社会的发展。地震和风暴引起的俯冲地震，以及海底滑坡中发生的垂直海底运动是引发海啸的最常见原因。科学家利用地质数据帮助预测这些大地震的复发间隔，但这种方式的不确定性太大，无法用来准确地预测。然而，一旦一个俯冲断层开始破裂，就可以通过分析地震仪记录的最初的地震P波，在更具破坏性的S波到达地表前几十秒发出警告，在破坏性海啸波到岸前半小时到前几小时之内发出警告。将海洋观测站的信息与陆地仪器结合起来建成最有效的预警系统，也是加拿大海底科学观测网积极参与的业务工作之一。
该科学主题涉及三个关键科学问题：第一，东北太平洋海底的物理状态与地震的关系；第二，如何提高对海啸速度和规模的预测的准确性；第三，调节弗雷泽河三角洲的水下滑坡的机制。