Tiềm năng lớn nhất của Vân Đồn là ở biển. Vùng biển có nhiều chủng loại hải sản. Có những hải sản quý như tôm he, cá mực, sá sùng, cua, ghẹ, trai ngọc, bào ngư, ốc bể. Nghề đánh bắt cá biển có truyền thống lâu đời song chủ yếu là đánh bắt trong lộng và ven bờ.
Từ năm 1995 đóng thêm nhiều thuyền lớn và đẩy mạnh đánh bắt cá tuyến khơi. Nghề nuôi trồng hải sản từ năm 1990 phát triển nhanh, trong đó có nghề nuôi trai lấy ngọc. Hải sản đánh bắt và nuôi trồng từ 2-3 nghìn tấn đầu những năm 90 đã lên tới 5-6 nghìn tấn.