En 2003 constitúese a Fundación Consorcio Zona Franca Vigo. Esta entidade, declarada de interese galego, ten, entre outros cometidos, a xestión do Museo do Mar de Galicia. Os estatutos da mesma estabelcen os seguintes órganos de goberno e xestión:

• Padroado
• Comisión xestora
• Dirección da entidade cultural
• Comité de asesoramento da entidade cultural

En Febreiro de 2005 previo acordo do Padroado, a Fundación modifica os seus estatutos e mais o seu nome, pasando a denominarse Fundación Museo do Mar de Galicia. Así, a Fundación pasa unicamente a xestionar o Museo. Contempla, ademais, a incorporación doutras entidades en calidade de benfeitoras e colaboradoras en función da contribución económica anual que fagan.

En Xaneiro de 2007, foito do acordo acadado entre a Consellería de Cultura e Deporte e o Consorcio da Zona Franca de Vigo, a Fundación cambia a súa composición no Padroado, pasando a ter maioría na xestión a Consellería de Cultura. O acordo, rubricado mediante sinatura dun convenio, estabeleceu tamén a cesión gratuíta dos terreos e edificacións que comportan o Museo do Mar de Galicia así como o desenvolvemento feito como exposición permanente, incluíndo as pezas e o proxecto museográfico, e mobiliario e instalacións xerais do Museo.

A nivel organizativo, a Comisión xestora é a encargada de xestionar os acordos do padroado mentres que a Dirección é a encargada de executalos. O Consello Asesor do Museo debate as iniciativas a levar a cabo tanto na programación como de desenvolvemento do museo. O Consello Asesor, escollido a proposta do Director, tenta recoller as posíbeis iniciativas que teñan lugar en toda Galicia. As entidades presentes no Consello son as seguintes:

• Consellería de Cultura
• Consellería de Pesca
• Universidade de Vigo
• Universidade de Santiago
• Universidade de A Coruña
• Instituto Español de Oceanografía
• Instituto de Investigacións Mariñas
• Arquivo do Reino de Galicia
• Centro Galego de Artes e Imaxe
• Colexio de Arquitectos de Galicia
• Colexio de Enxeñeiros Navais
• Colexio de Enxeñeiros de Portos
• Asociación de Amigos do Museo

Alén do Consello, o Museo estabeleceu un Convenio Marco de Colaboración coas Universidades de Vigo e Santiago, o Insituto Español de Oceanografía, o Instituto de Investigacións Mariñas, o Centro de Supercomputación de Galicia, Colexio de Arquitectos de Galicia, Fundación Illa de San Simón, Asociación de Oceanógrafos de Galicia e a Asociación Amigos do Museo do Mar de Galicia, institución legalmente estabelecida e que, como no caso do Consello Asesor, a súa xunta rectora ten membros de toda a Galicia costeira.