一、科研监测
自然保护区建立之始就把科研立区、科研兴区列为工作重点，有计划、有步骤、有重点地开展科学研究和资源监测活动，为保护和合理利用资源提供科学依据。
自然保护区综合科学考察。1983年5月，惠民地区组织鸟类调查，垦利县的王克山参加调查，查出垦利县有鸟类103种。是年10月，东营市成立后，市林业局又组织市林业局林保站、利津县林保站、垦利县林保站继续开展鸟类调查，至1985年5月结束，共查出鸟类182种。1988—1994年，开展部分补充调查。调查发现自然保护区共有鸟类265种，占全国鸟类总数的22.3%。其中属国家一级保护鸟类有东方白鹳、中华秋沙鸭、白尾海雕、金雕、丹顶鹤、白头鹤、大鸨7种，国家二级保护鸟类有大天鹅、灰鹤、白枕鹤、白尾鹞等33种。
1992年，成立国家级自然保护区以后，为进一步掌握保护区内鸟类、植物、土壤等资源状况，保护区技术人员和国内外有关专家教授一起，对保护区开展一系列科学考察和研究，包括地质、地貌、水文、土壤、气候、植物、动物以及生态旅游、社会经济和自然保护区管理、区划等10多个学科。在系统整理调查取得的大量资料和研究成果基础上，1995年，编纂出版《黄河三角洲自然保护区科学考察集》。初步查清区内分布各类野生动物1524种，其中海洋性水生动物418种；属国家重点保护的海洋兽类5种（海豹、小须鲸、江豚、宽吻海豚、伪虎鲸）；淡水鱼类108种，属国家重点保护的3种（达氏鲟、白鲟、松江鲈）；各种植物393种，属国家重点保护的1种（野大豆）；鸟类265种，属国家一级保护的7种，二级保护的33种，属省级重点保护的40种。并对自然保护区的自然地理特点、湿地生态环境、自然资源的演替过程和重点保护对象、人文景观、社会经济等进行较为系统的研究，初步探索自然演化规律和有效管理途径。该研究获1999年国家科技进步三等奖。
陆生野生动物资源调查。1997年9月，制定《山东黄河三角洲国家级自然保护区陆生野生动物资源调查与监测体系建设实施方案》。调查范围为自然保护区境内陆生脊椎动物中兽类、鸟类、爬行类、两栖类。其中专项调查重点为水鸟。主要调查内容为重点调查目录所列物种（尤其是水鸟）数量及分布情况，野生动物生境状况，野生动物驯养、利用及贸易状况，野生动物保护管理状况，野生动物研究状况，影响野生动物生存主要环境因子。本次调查抽样面积为25平方千米，共设64条样线，总强度在2%以上。调查时间自1997年9月至2000年2月。2000年7月，上报省林业局野生动物总结。
鸟类专项调查。①黑嘴鸥专项调查。1992—1996年，主要对黑嘴鸥的生态习性和受危原因开展分析研究。采取定点定时观察法、人工饲养法、解剖分析法、对比分析及定量分析法，研究黑嘴鸥生态习性、繁殖、形态结构、与黑尾鸥的比较研究、种内和种间关系、受危原因分析等。课题研究取得初步研究成果和可靠实验数据，发表论文《黄河三角洲黑嘴鸥调查报告》。②迁徙越冬鹤类调查研究。1998—2000年，开展对丹顶鹤的生态学习性的全方位研究。通过样线法、定点观察法、追踪法及粪便分析法、环志法、饲养法，研究丹顶鹤越冬习性、分布规律、迁徙规律、数量变化、越冬种群结构、越冬栖息地、受危分析等。发表论文《黄河三角洲鹤类越冬习性及分布规律观察》。③自然保护区迁徙期沿海鸻鹬类调查。1997—1999年，与湿地国际中国办事处及大洋洲项目办事处的专家一起对自然保护区北迁涉禽的迁徙情况开展调查研究。通过对自然保护区海岸滩涂的调查，发现北迁涉禽39种，共12万只。2006年11月，为掌握2006年度自然保护区南迁期鸟类种类、数量、分布的本地资料，评估其生境变化情况，科研站在自然保护区及周边地区开展迁徙期重点物种的调查研究与监测。共调查到鸟类54种、42217只，其中国家一级保护鸟类3种，分别为白鹤（3只）、丹顶鹤（144只）、东方白鹳（173只）；国家二级保护鸟类12种，分别为白琵鹭（135只）、大天鹅（641只）、小天鹅（81只）、灰鹤（57只）、卷羽鹈鹕（27只）、白枕鹤（14只）、普通鵟（5只）、鹊鹞（2只）、白尾鹞（4只）、短耳鸮（2只）、黑翅鸢（11只）、红隼（3只）。此次调查在自然保护区内发现卷羽鹈鹕最大的东亚迁徙种群。据国际鸟类联盟专家介绍，卷羽鹈鹕非常罕见，亚洲东部种群的总数量仅在30只左右，这是亚洲东部最后仅存的一群。自然保护区内首次发现卷羽鹈鹕是在2005年，当时仅发现2只。这次调查中在大汶流湿地恢复区内发现27只卷羽鹈鹕，证明黄河三角洲自然保护区是卷羽鹈鹕的最大迁徙中转站，自然保护区在保护这一珍稀物种方面具有重要意义。调查还发现，通过0.67万公顷湿地恢复工程的实施，湿地恢复区生态效益显著，区域景观结构、生态面貌明显改观，鸟类的种类、种群数量明显增加，生物多样性保护价值得到明显提升。④东方白鹳迁徙繁殖研究。2007年，对渤海湾黄河三角洲东方白鹳迁徙停歇地留居繁殖种群生境选择和迁徙种群迁徙停歇地选择开展系统观察。研究表明，湿地恢复工程的实施，使黄河三角洲东方白鹳留居繁殖种群数量不断增加。2009年3月至5月，在自然保护区运用Vanderploeg和Scavia选择指数和资源选择函数对25个东方白鹳巢址的利用开展研究。结果表明，东方白鹳偏好选择在芦苇沼泽中的电线杆上筑巢，食物、人为干扰和植被密度是影响东方白鹳巢址利用的主要因素。同时还对东方白鹳繁殖期觅食生境选择进行研究，发现繁殖前期和繁殖后期东方白鹳觅食生境选择存在差异。⑤小杓鹬专项调查。1997—1999年，开展小杓鹬专项调查，利用直接观察计数，对水鸟集中区采用网格计数法计数。经统计调查，在黄河三角洲地区小杓鹬数量为1.5万至1.7万只，占其种群数量的10%，是其迁徙路线上最大的迁徙中转站。
湿地生态系统结构与功能研究。2010年，自然保护区管理局与山东省林科所房用教授等人合作，以黄河三角洲湿地为研究对象，结合全国湿地保护工程实施规划和黄河三角洲退化湿地生态系统实际，通过研究湿地植被，解释退化湿地植被生态系统及湿地植被恢复技术，促进湿地生态系统试验良性循环，恢复黄河三角洲湿地生态系统的结构与功能，使湿地达到自我维持的状态，为进一步保护和利用地区的资源与环境提供必要的理论指导和技术支撑。该研究在综合分析国内外湿地研究进展的基础上，研究湿地植被群落、数量、分类与排序，湿地群落种群生态位，湿地不同植被恢复类型对植被多样性的影响，现代黄河三角洲的植被群落演替阶段；分析不同人工干扰下的湿地群落种群格局调查及其成因，人工干预对黄河三角洲湿地群落植被影响，黄河三角洲湿地两岸植被特征，湿地护坡植物的选择，湿地恢复性试验区典型种群分布格局及群落分布规律，盐碱地造林抑盐效应；阐明湿地生态调水技术研究，湿地退化生态系统恢复模式和技术及黄河三角洲典型植被在生态修复中的作用，提出山东黄河三角洲国家级自然保护区建设管理与保护对策。
二、科研项目及成果
自然保护区开展科研项目的初期，重点是常规科研项目，开展经常性的自然资源调查、本底资料的积累和补充等内容。随着科研设施的改善，队伍的扩大、素质的提高，科研项目逐步扩大到生态监测和专项课题研究。
鸻形目鸟类研究。1994年1月至1998年11月，系统开展鸻形目鸟类研究。采用直接计数法、样方调查法、定点观察法、定点监测法、取样分析法、对比分析法等综合方法，对自然保护区鸻形目鸟类群落组成、觅食地质量、生态习性、伴生鸟类、迁徙规律、重要分布区开展全面系统性研究，并探讨分析鸻形目鸟类受危因子，取得鸻形目鸟类研究的第一手本底资料。课题查清自然保护区鸻形目鸟类48种，占全国鸻形鸟类总种数的76%，第一次证实黄河三角洲自然保护区是世界小杓鹬迁徙过程中最大的中转栖息地，17种鸻形目鸟类超过世界该物种或亚种数量的1%国际标准，从而确立黄河三角洲自然保护区在世界鸟类、湿地保护上的重要地位。第一次发现黄河三角洲自然保护区是世界濒危鸟类小青脚鹬的重要栖息地，并发现多种鲁西北地区鸟类分布新记录，丰富了山东省乃至全国鸟类区系与生态学研究成果。该研究获东营市科技进步一等奖、山东省林业厅科技进步一等奖。
重要湿地鸟类研究。1998年1月至2000年12月，实施《黄河三角洲国家级自然保护区重要湿地鸟类调查》课题，旨在获得自然保护区重要湿地鸟类全面、系统的资料，为科学保护提供依据。调查发现，保护区共有湿地鸟类12目32科84属171种，发现自然保护区乃至山东省鸟类新记录。共发现黑鹳、白琵鹭、雪雁、红胸秋沙鸭、普通
、游隼、灰背隼、长趾滨鹬、流苏鹬、震旦鸦雀10种自然保护区鸟类新纪录（与1995年《黄河三角洲自然保护区科学考察集》相比较）；发现雪雁、蓑羽鹤、小青脚鹬、震旦鸦雀4种山东省鸟类新纪录和凤头䴙䴘、海鸬鹚、黑鹳、灰鹤、红胸秋沙鸭、苍鹰、普通鵟、金雕、灰背隼、白枕鹤、铁嘴沙鸻、斑尾塍鹬、灰鹬、翻石鹬、红腹滨鹬、长趾滨鹬、乌脚滨鹬、尖尾滨鹬、阔嘴鹬、流苏鹬、红颈半蹼鹬、黑嘴鸥、白翅浮鸥、蓝翡翠、小沙百灵25种鲁西北平原区鸟类新纪录（与山东省林业厅林木保护站、山东大学生物系1986年《山东省鸟类资源普查技术报告》相比较）。通过课题组的调查研究，总结出雁形目鸟类、鹤类、鸻行目鸟类、鸥类等自然保护区主要湿地鸟类的群落组成、食性及觅食地质量、迁徙规律及影响因素、分布情况等方面比较详细的资料，为保护区科学保护管理提供依据。该研究获东营市科技进步一等奖、山东省林业厅科技进步一等奖。
GEF1998—2000年自然保护区鸟类调查研究。该项研究是自然保护区建区后首个国际援助项目。对自然保护区内的猛禽类、水禽、雀形目鸟类及鹤类、雁鸭类越冬群体等重要湿地鸟类资源开展全面系统的调查分析，详细调查鸟类的种类。通过定点观察和线路普查，完成自然保护区冬季鸟类种类、数量、分布的研究工作和春季迁徙鸟类的数量、分布统计工作，调查鸟类居留类型、栖息环境，开展湿地鸟类分布规律及迁徙规律研究，得到保护区内湿地鸟类种类、数量、分布规律及其栖息地的详细资料，为自然保护区湿地鸟类资源及其栖息环境的科学保护提供依据。
黄河三角洲湿地生态系统综合整治技术、模式与示范。2010年11月，与滨州学院、中科院生态中心等合作完成“十一五”国家科技支撑项目“黄河三角洲湿地生态系统综合整治技术、模式与示范”。黄河三角洲湿地退化的主要原因是水资源短缺，课题以水为主线，开展湿地生态系统恢复研究。通过课题攻关，对黄河三角洲退化湿地分布现状、退化趋势和退化机制开展系统研究；选择黄河三角洲典型湿地区域，提出利用三种水源（淡水、咸水、废水等）恢复退化湿地的单项及集成技术；建立该区域退化湿地恢复与重建优化模式，并对其生态环境和社会经济效益进行评估。该研究获山东省科技进步二等奖。
生态需水量研究。2008年8月至2010年12月，由自然保护区管理局主持，北京师范大学、北京大学参与的研究队伍开始对黄河三角洲海岸带湿地保护与修复进行研究。采用遥感数据收集与处理、野外湿地勘察、实验室检测、模型估算等方法，对“黄河三角洲海岸带湿地退化机制及退化湿地表征、海岸带湿地生态需水量及生态系统恢复技术”开展系统研究。结果表明，黄河三角洲海岸带湿地变化的主要驱动力是区域水资源总量和人类干扰，黄河三角洲湿地退化的驱动因子包括：水资源不足、垦荒、污染、石油开采、风暴潮等，退化的机制包括原有的滩涂湿地发生次生盐渍化，湿地植被面积的减少和破碎化等。保护珍稀鸟类东方白鹳和丹顶鹤的适宜水深低于40厘米，最适水深为30厘米，而黑嘴鸥应有大面积的裸露干地，至少有1/3的干地作为其繁殖地巢区，而其他区域为其活动取食区；维持海岸带适宜盐度所需淡水输入量阈值为〔4.08，15.16〕×105立方米。采用持续性生态补水恢复技术，能够迅速扩大植被覆盖面积，增加植物物种多样性，加速群落正向演替，为鸟类提供适宜生境，对于促进区域生态系统的稳定健康发育具有积极作用；采用适度干扰恢复技术，实行封滩育林、植苗造林、直播造林，在一定程度上改变重盐碱地区无植被覆盖的情况，对柽柳群落结构的改善起到一定促进作用，同时柽柳丰富的经济和美化功能也能为保护区带来一定生态效益和经济效益；采用目标盐度恢复技术，使试验点区呈现“红地毯”景观，盐地碱蓬作为先锋物种为黄河三角洲植被演替提供良好环境；在恢复后期，管理者要更多地考虑湿地作为野生动物，尤其是水鸟生境功能的恢复，在湿地恢复目标达成的三个阶段（植被恢复、动物恢复、自我恢复），在不同的时期作目标的调整，实现湿地结构和功能的恢复，从而完成湿地可持续的自我设计。此项研究为日后黄河三角洲地区规范开展湿地恢复工作及监测提供技术支持和借鉴。
三、宣传推介
自然保护区成立后，不断通过各种媒介宣传推广人与自然和谐相处的生态观念，普及科普知识，展示保护管理成效。在中央及地方各级报刊刊登各类文章、消息、报导；多次邀请国内外有影响力的记者、专家、学者、政府官员到保护区采风、考察；拍摄《风光独秀黄河口》《年轻的湿地》《走进黄河口》等专题片在中央、省、市电视台播放；利用世界环境日、“爱鸟周”等组织宣传活动，印制各类画册、宣传彩页，制作主题展板，走进保护区周边村庄、企事业单位、学校宣传有关保护区的法律、法规和相关知识；承办各类与保护区相关的大型会议、文化节，在国内大中城市组织摄影展、推介会，扩大保护区的影响力和知名度。
1996年6月，开展世界环境日宣传活动。结合“地球，我们的居住地，家园”这一主题，宣传保护环境、保护资源、保护湿地和持续发展理念。1999年4月，山东省“保护母亲河绿色工程——黄河三角洲万亩青年生态林”启动仪式在垦利县大汶流草场举行。翌年8月，黄河三角洲国家级自然保护区被团中央、全国绿委、水利部、林业部等八部委联合命名为首批全国保护母亲河行动生态教育基地。2001年6月20日，自然保护区在黄河口管理站瞭望台与东营市实验中学举办“东营市实验中学实践教育基地”揭牌仪式，60多名教师及学生参加活动。
2004年，中央电视台《新闻联播》节目播出自然保护区大汶流管理站0.33万公顷湿地恢复工程相关情况。2006年10月，自然保护区以建区十六周年为契机，举行以“保护湿地、爱护鸟类”为主题的青少年科普教育活动启动仪式。组织“爱鸟护鸟”签名活动。深入县区、乡镇、油田等相关单位开展为期一周的普法宣传；在东营电视台播出以“依法管理、科学保护、创建国家级示范自然保护区”为主题的专题报导；在《东营日报》开辟庆祝建区十六周年专版，介绍自然保护区发展历程，宣传自然保护区知识。
2007年10月1日至7日，自然保护区承办中国·黄河口湿地生态文化节。文化节由国家林业局湿地保护管理中心、山东省林业局、东营市政府主办，主题是“亲近自然，呵护湿地，推进黄河三角洲生态高效经济发展”；举办10家姊妹自然保护区成立大会暨湿地生态文化研讨会。2008年，在国家自然科技资源平台开通黄河三角洲自然保护区网站。
2010年5月，自然保护区与市教育局、胜利教育管理中心等部门单位联合举办“爱护鸟类、保护湿地、共建文明家园”科普教育活动，先后组织东营市实验中学、东营市胜利实验中学等8所学校的3600名师生到湿地博物馆参观。8月29日，香港《文汇报》对自然保护区作整版报道。10月，与中国野生动物协会、搜狐网联合举办“走进湿地、体验鸟类”活动；配合国家林业局湿地中心完成“中国湿地万里行——2010沿海湿地采访活动”，《中国绿色时报》《人民日报》《光明日报》、人民网等5家媒体报导相关活动内容。11月6日至7日，举办中国黄河口首届国际观鸟节，由中国野生动物保护协会、山东省林业局、湿地国际、东营市政府主办，山东黄河三角洲国家级自然保护区和垦利县政府承办，来自北京、湖南、天津等13个省市的24支参赛队75名队员参加观鸟赛事。新发现鸟类2种，记录鸟类113种。12月，自然保护区委托阿酷（北京）科技发展有限公司制作山东黄河三角洲国家级自然保护区门户网站（www.zghhk.cn）并正式上线运行。
2011年8月，自然保护区举办“体验科学、牵手共享”为主题的“东营市中心城区万名学生暑期科普大课堂”活动。9月，举办第二届华东生态保护联盟年会，上海崇明东滩、江苏大丰、江西鄱阳湖、福建武夷山等10家保护区参加会议。11月，借助国家林业局和北京市地铁运营有限公司共同主办的地铁生态影展，组织“走进黄河三角洲湿地”生态影展，展示10个版面19幅大型照片。
2012年9月5日，东营市在北京组织召开黄河口生态旅游区推介会，全面展示黄河口风光及东营市旅游资源。《人民日报》《香港文汇报》等30多家媒体和驻京80多家旅行社参加，参会人数近200人。
2013年1月至3月，湿地博物馆组织参加在杭州中国湿地博物馆举办的“中国最美湿地展”，向公众展示黄河口“奇、特、旷、野、新”的独特风采。3月，香港《经济导报》策划编发黄河口生态旅游区专刊。5月，自然保护区配合中央电视台《走遍中国》栏目组拍摄制作“美丽中国·湿地行”纪录片《黄河三角洲——大河馈赠》，8月28日在中央电视台第4频道黄金时间播出。7月26日，黄河口生态旅游区在大连举办推介会。大连市63家旅行社与东营市13家旅行社洽谈对接，部分企业签订正式合作协议。9月，《黄河三角洲鸟类》由中国林业出版社正式出版发行。共记录野生鸟类19目64科367种，精选鸟类野外摄影照片830余幅，详细介绍了鸟类形态特征、生态习性、分类地位、分布范围等内容，并对鸟类野外识别要点进行描述。10月24日至25日，由国家林业局、山东省政府主办，东营市政府、山东省林业厅、国家林业局湿地保护管理中心承办的第三届中国湿地文化节暨东营国际湿地保护交流会在东营举行。