为推进天津海洋经济科学发展示范区建设，加快海洋经济发展，天津市编制了海水资源综合利用循环经济、海洋工程装备产业、海洋服务业、海洋生物医药产业4个专项规划。
其中海水资源综合利用循环经济规划目标为，到2020年，天津市海水淡化规模达到60万吨/日，海水淡化工程产能利用率提高到70%，直接利用海水量20亿吨/年；溴素产量达到1.8万吨、氯化钾产量达到10.5万吨、氯化镁产量达到105万吨、硫酸镁产量达到35.7万吨。重点任务包括，以打造海水淡化与综合利用产业链条为主线，提高海水淡化应用水平，扩大海水直接利用的范围和规模，加强海水化学资源综合利用，发展海水利用装备制造及服务业。重点攻克海水淡化、海水直接利用、海水化学资源利用、海水利用膜制备等关键技术，打造海水淡化与综合利用创新及产业化基地。重大项目包括，围绕发展重点，组织实施海水资源综合利用循环经济重点项目19项，总投资117.4亿元，其中滨海新区项目18项，总投资117.2亿元，主城区项目1项，总投资0.2亿元。
海洋工程装备产业发展专项规划目标为，到2020年，天津市海洋工程装备总产值突破1300亿元，年均增速达到10%左右。引进和培育年销售收入超10亿元企业15家，超亿元企业120家，打造一批具有较强市场竞争力的标志性产品，初步形成以海工成套装备为核心、以基础部件为支撑、以工程服务为延伸的较为完整的产业链，海洋工程装备产业发展达到国内一流水平，成为我国北方重要的海洋工程装备产业聚集区。重点任务包括，推动海洋工程装备产业链高端发展、开发一批海洋工程装备杀手锏产品、建设一批海洋工程装备制造和研发服务基地、打造四大海洋工程装备创新与服务支撑平台。重点发展海洋油气开采装备、海上油气储卸装备、海水综合利用与海洋化工装备、临港机械、海洋环保装备、填海围岛及航道疏浚工程装备、跨海桥梁及海底隧道工程装备、海洋矿产资源勘探开发工程装备等十大海洋工程装备；大力发展四大领域基础部件、全面提升总承包能力和专业化分包能力；重点提高新型自升式钻井平台、大型海洋钢结构等大型海洋工程装备的总装集成能力。重大项目包括，围绕发展重点，组织实施海洋工程装备产业重点项目47项，总投资441.8亿元，其中海工成套装备项目24项，总投资387.3亿元，预计达产年形成销售收入885亿元；配套基础部件项目18项，总投资46亿元，预计达产年形成销售收入105亿元；研发平台建设项目5项，总投资8.5亿元，建成后将带动本市海工装备领域自主创新能力全面提升。
海洋服务业发展专项规划目标为到2020年，初步建成具有较强竞争力的海洋服务业集聚高地，海洋服务业增加值超过3000亿元，年均增长速度超过全市地区生产总值增速，达到全市海洋经济总量的43%。重点任务为推动形成“一带四区”的海洋服务业布局，增强海洋服务业凝聚力和辐射力，促进海陆产业相配套、现代海洋服务业与中心城市功能相衔接、海洋服务业与海洋制造业融合发展，形成海洋二三产融合发展格局。重大项目包括，组织实施海洋服务业重点建设项目18项，海洋交通运输业2项，海洋科研教育管理服务业11项。
海洋生物医药产业发展专项规划目标为到2020年，形成200亿元的产业规模；突破20项共性关键技术；打造10个国内知名的拳头产品；培育蓝色小巨人企业20家；形成“一核三区区的总体发展格局；吸引海内外海洋生物技术与医药领域各类人才200名，引进国内外科研机构和企业40家。重点任务包括，大力开拓海洋生物医药产业，着力做强科技研发和转化环节，增强自主创新能力，搭建高水平的创新研发服务平台，完善协同创新机制等。重大项目包括，组织实施海洋生物医药产业重点建设项目5项，重点发展海洋医药、海洋生物材料、海洋功能食品、海洋生物农用制品、海洋生物酶制剂、海洋生物质能源。