Første bestyrer ved Trondhjem biologiske stasjon var marinbiolog Knut Dahl, som ble etterfulgt av Gustaf Swenander fra 1902. Fra 1906 og frem til sin død i 1931 var marinbiolog Ole Nordgaard bestyrer for stasjonen. Under Nordgaards ledelse ble det i 1908 etablert et klekkeri for utsetting av rødspette ved stasjonen. Mellom 1908 og 1965 ble det årlig satt ut millioner av yngel i Trondheimsfjorden og enkelte år over 100 millioner. Etter Nordgaard tok Carl Fredrik Lindemann Dons over som bestyrer. I 1952 ble stasjonens drift innlemmet som en avdeling under Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab (DKNVS) og Vitenskapsmuseet. I 1980 ble det eldre kaianlegget i tre erstattet av en betongkai og i perioden 1986–1990 ble det oppført to nybygg som erstatning for eldre bygg. I 2001 ble stasjonen underlagt Institutt for biologi ved NTNU.