初代館長は石垣幸二。伊豆半島の下田市生まれ。生き物の生体納入業者「ブルーコーナー」の創設者で、「海の手配師」と呼ばれる。2010年、テレビ東京『ガイアの夜明け』に出演。2011年12月、館長就任。2012年11月、日本テレビ『未来シアター』で「革新者」として取り上げられる。『朝日新聞GLOBE』では、石垣が水族館にタカアシガニを展示することや「海の手配師」の仕事などについて特集された。石垣は、2018年3月16日付で解任された。水族館側は解雇の理由として、シーラカンスのはく製の売買取引が正当ではない額だったこと、マスコミ取材などに報酬を請求したことが契約に反していろこと、などを挙げている。石垣は、対応を顧問の弁護士に一任していること、「法人間のトラブルで、認識の違いがある。」等コメントしている。2代目館長には佐藤伸一郎が就任した。
水族館業界初の試みとして、館内の展示コーナーごとに、ジャンルの異なる6人の作曲家がイメージ曲を書き下ろし、該当コーナーで流れている。「エントランス」にはKABUTOによるヒーリング曲、「海の底」コーナーには徳山美奈子によるピアノ現代音楽、「ヘンテコ生き物」コーナーには今野多久郎によるパーカッション楽曲、「駿河湾」コーナーには林哲司によるクラシカル・ポップス、「深海の光」コーナーには鈴木結女によるシンフォニック組曲、「シーラカンス・ミュージアム」には池田綾子によるネイティブ音楽〜サウンド・アート。これらの楽曲に、KABUTOによるヒーリング曲5曲を加えたオリジナルCD『DEEPEST』が発売されている。企画プロデュースは、大学生の鈴木香里武。
ニューヨークでの戦いから2年後、キャプテン・アメリカことスティーブ・ロジャースはワシントンD.C.で暮らし、諜報機関S.H.I.E.L.D.のニック・フューリーの下で働きつつ、現代社会への適応に苦労していた。ある日、S.H.I.E.L.D.の船舶が海賊ジョルジュ・バトロックによって占拠され、スティーブとエージェント・ナターシャ・ロマノフは、エージェント・ラムロウが率いる対テロ作戦部隊S.T.R.I.K.E.と共に人質の救出へ向かう。任務中、スティーブはナターシャが船のコンピュータからデータを取り込んでいるところを見つけ、彼女がフューリーから別の指令を受けていることを知る。スティーブはS.H.I.E.L.D.本部のトリスケリオンへと帰還し、フューリーからS.H.I.E.L.D.が進める「インサイト計画」の説明を受ける。これは船から打ち上げたスパイ衛星によって敵を捉え、3隻のヘリキャリアによって先制攻撃するというものだった。フューリーはこの計画に賛同しつつも違和感を持ったため、ナターシャに密かに計画のデータを持ち帰るよう指示したのだった。データが解析できないことを不審に思ったフューリーは、世界安全保障委員会のアレクサンダー・ピアースに計画の延期を要求する。フューリーはウィンター・ソルジャーと呼ばれる謎の暗殺者率いる部隊の襲撃を受けた。彼はスティーブのアパートに逃げ込み、S.H.I.E.L.D.が危険だと警告する。スティーブにUSBメモリを手渡した直後、フューリーはウィンター・ソルジャーの狙撃を受けて倒れ、手術中に死亡が確認される。後日、スティーブがフューリーの情報をピアースに渡すのを拒否すると、ピアースはスティーブをS.T.R.I.K.E.に襲撃させた。これを振り切って脱出したスティーブを、ピアースは逃亡犯として手配する。ナターシャと合流したスティーブは、USBメモリのデータを利用して見つけたS.H.I.E.L.D.の無人の格納庫へ潜入し、古びたスーパーコンピュータを起動する。その中には、ナチスから生まれた組織・ヒドラの科学者アーニム・ゾラの意識が保存されていた。ゾラはかつて壊滅したはずのヒドラがS.H.I.E.L.D.内部で密かに活動を続けていることを明かす。スティーブとナターシャは、スティーブの友人で元米空軍パラシュート兵のサム・ウィルソンに助けを求める。ピアースとS.H.I.E.L.D.エージェントのジャスパー・シットウェルがヒドラの一員であると推論した3人はシットウェルを捕まえ、将来ヒドラの計画の邪魔になる恐れがある個人を特定できるアルゴリズムをゾラが開発していたことを白状させた。インサイト計画の真の目的とは、これにより特定した個人をヘリキャリアと衛星を使って排除することであった。移動中、スティーブ、ナターシャ、サムはウィンター・ソルジャー率いる武装集団の襲撃に遭う。戦闘中にスティーブが見たウィンター・ソルジャーの素顔は、第二次世界大戦中に死んだはずの親友バッキー・バーンズであった。ウィンター・ソルジャーが姿を消した後、3人はS.T.R.I.K.E.に逮捕されるがマリア・ヒルによって救い出され、死を偽装することにより難を逃れていたフューリーと再会する。インサイト計画を阻止することを決意した一同は、ヘリキャリアのコントロール・チップを交換することで自滅させる作戦を実行に移す。世界安全保障委員会のメンバーがヘリキャリアー発進のために集結した後、スティーブはトリスケリオンで働く者たちにヒドラの陰謀を放送で暴露する。ナターシャとフューリーはピアースの武装を解除し、ヒドラの行動を全世界に公開させた。スティーブとサムは2隻のヘリキャリアーに突入し、チップの交換に成功するが、3隻めでウィンター・ソルジャーが現れ、スティーブとの戦闘となった。スティーブはかつての親友であるウィンター・ソルジャーとの戦いを拒む。そしてヘリキャリアーがトリスケリオンに衝突して彼はポトマック川へと投げ出された。スティーブの呼びかけで記憶を取り戻したウィンター・ソルジャーは彼を救出し、その場を去った。戦いは終わった。フューリーは死を偽装したままヒドラの残党を追って東ヨーロッパへと旅立ち、スティーブとサムはウィンター・ソルジャーを追跡することにした。エンドクレジットの途中の場面で、ヒドラの研究所でバロン・ストラッカーが「奇跡の時代」の始まりを宣言し、エネルギーを帯びたセプターと、ガラス張りの部屋に監禁された若い2人の兄妹（超高速で動く男と念導力を使う女）が登場した。エンドクレジット後の場面ではウィンター・ソルジャーがスミソニアン博物館を訪れ、記念館にあるバッキー・バーンズのパネルを見つめていた。