Исследования, проводившиеся в это время, концентрировались на гидрологии и распределении промысловых морских организмов, в первую очередь рыб. Именно в двадцатые годы была определена глубина залегания сероводородной зоны в различных районах Черного моря.
В 30-е годы СБС начинает проведение хоздоговорных работ. Станция была связана со многими научными и хозяйственными учреждениями, заключая договоры на выполнение научных работ:
1923 г. стал годом расцвета СБС после нескольких лет тяжелых условий, годом расширения деятельности. Создается первая экспериментальная лаборатория. Зернов С.А. впервые дал картину годичной смены черноморского планктона, его работы были настоящим началом планктонологии на Черном море. Впервые для наших морей Зернов применяет и количественные сравнения сборов планктона.
В этот период осуществляются постоянные выходы в море, создаются пополняющиеся богатейшие коллекции по фауне моря. Значительно продвинулись работы по изучению глубоководной зоны Черного моря. Установлена общая картина гидробиологических условий и распределения жизни в Черном море. Установлена нижняя граница планктона, полная картина распределения биоценозов и нижние границы бентоса у юго-восточных берегов. Внесена ясность в вопросы вертикального распределения и сезонных миграций планктона.
Совместно с Скворцовым Е.Ф. и Шокальским Ю.М., а также в собственных работах Никитин В.Н. освещает и уточняет ряд основных вопросов гидробиологии Черного моря. Были проведены обширные и очень важные работы по содержанию азота и фосфора и переисследован вопрос о Н2S (Данильченко П.Т. и Чигирин Н.И.).
В 1924 - 1929 гг. директор — академик Насонов Н.В. Увеличивается штаб, усиливается экспериментальное направление; закладываются основы физиологической лаборатории, организуется лаборатория гидрохимии.
1925 г. — включение СБС в число учреждений АН. Перестроено парусно-моторное судно «Александр Ковалевский».
1928 - 1929 гг. — экспедиции, посвященные обследованию устричных банок. Задача экспедиций — восстановить устричный промысел. Изучение устричных банок на Черном море, впервые давшее их количественный учет и экологический анализ, имело не только теоретическое, но и больше практическое значение для промысла.
По представлению академика Зернова Президиум АН пригласил в 1931 г. на работу Водяницкого В.А. на вновь учрежденную должность зам. директора СБС.
В 30-е годы осуществляются экспериментальные работы по проблемам реконструкции фауны южных морей (Черное, Азовское, Каспийское) в интересах человека — под руководством профессора Л.А. Зенкевича. Организована при СБС физиологическая лаборатория, которая была открыта при поддержке академика Л.А. Орбели и тесно сотрудничала с Физиологическим институтом под руководством Крепса Е.М.
В 1932г. на СБС Ф.И. Копп при поддержке известного исследователя бактерий моря академика Б.Л. Исаченко организовал микробиологическую лабораторию, которая приступила к разработке ряда вопросов методики морской микробиологии, а также к изучению нитрифицирующих и дефосфатирующих микроорганизмов и к обследованию санитарно-биологического состояния севастопольской бухты. Эта лаборатория была первой в СССР морской микробиологической лабораторией.
В 1932 г. в результате экспедиции под руководством Водяницкого в северо-западную часть Черного моря и в Каркинитский залив была уточнена карта распределения грунтов и биоценозов, собран большой материал по бентосу, планктону, гидрологии и гидрохимии. Эта экспедиция послужила толчком для новых работ на СБС и началом новых промыслов в открытых водах Черного моря. Было опровергнуто ошибочное представление о низкой продуктивности Черного моря.
20 - 27 февраля 1934 г. СБС принимала участников І-й Всесоюзной конференции по изучению Черного и Азовского морей. Эта конференция была первой попыткой коллективного планирования морских исследований, которое в дальнейшем было широко принято на всех морях и стало основой океанологических исследований.
Годы с 1938 г. по 1944 г. были для СБС тяжелыми. Произошел перевод СБС из ведения АН СССР в состав ЗИН АН СССР в статусе лаборатории. Были закрыты лаборатории микробиологии, гидрохимии, физиологии и, тем самым, свернуты многие исследования. Во время Великой отечественной войны СБС была эвакуирована в г. Сталинабад во главе с новым директором Павловским Е.Н. Сотрудники станции были зачислены в состав ЗИН и работали по изучению местных водоемов.
В 1943 г. еще до освобождения г. Севастополя Водяницкий В.А. с активной помощью академика Орбели Л.А. получает принципиальное согласие Совета Министров СССР на реконструкцию разрушенного здание СБС и переподчинение ее вновь Академии наук СССР.
В 1944г. Водяницкий В.А. был утвержден директором СБС. Тяжесть первого благоустройства вернувшихся сотрудников и оборудования станции легла на плечи временно исполняющего обязанности заведующей СБС кандидата биологических наук Долгопольской М.А.