理化分析室主要包含X-射线荧光光谱仪室、高纯锗γ-谱仪室、激光粒度分析室，主要用于海洋沉积物的粒度，主量元素、微量元素（含稀土元素），铅、镭、铯等放射性核素测定，海水悬浮物抽滤、pH、盐度测定。

主要仪器有：X-射线荧光光谱仪（Thermo scientific ARL PERFORM’X）、超低本底宽能高纯锗γ谱仪（ORTEC OSPZC-50）、激光粒度分析仪（Beckman LS 13 320）、pH计、盐度计、抽滤装置。