D. Carlos planeou metodicamente as campanhas oceanográficas, que tiveram início a 1 de setembro de 1896 e se realizaram a bordo dos quatro iates "AMELIA", transformados em navios oceanográficos. Num dia de campanha os trabalhos consistiam na realização de estações, ou seja, pontos onde se efetuavam as observações e colheitas desejadas.
Para as colheitas biológicas os aparelhos utilizados eram os clássicos da época:
• Dragas, utilizadas para captura de invertebrados pequenos, a pequena profundidade.
• Redes de arrasto
• Covos, uma espécie de armadilhas onde era colocado isco para atrair peixes ou invertebrados, os quais, depois de entrarem, não conseguiam voltar a sair
• Aparelhos de linha, principalmente o espinhel, um aparelho de pesca inventado pelos pescadores de Sesimbra e Setúbal, para pescar à linha em profundidades elevadas.
• Aparelhos de reduzidas dimensões como chinchorros, camaroeiros, fisgas e arpões.
O produto dos arrastos e dragagens era normalmente uma mistura de sedimento e animais invertebrados, necessitando de tratamento a bordo para escolha dos exemplares. Durante este processo incidia-se um jato de água sobre a mistura que então passava por uma série de crivos, com redes de malhas diversas. Conseguia-se assim separar os animais da areia e da vasa ou lodo. Os animais eram depois estudados e classificados taxonomicamente.
Segundo os relatos de Albert Girard o naturalista assistente de D. Carlos, esta era uma das fases mais interessantes do trabalho, para a qual todos a bordo contribuíam incluindo marinheiros, oficiais, D. Afonso, irmão de D. Carlos e o próprio Rei que a todos animava com o seu entusiasmo na descoberta dos tesouros trazidos do fundo do mar.