Đội Hoàng Sa được tổ chức theo hình thức bán quân sự, hoạt động dưới danh nghĩa Nhà nước với chức năng chủ yếu là bảo vệ chủ quyền biển đảo Việt Nam
Trong sách Phủ Biên tạp lục (Quyển II), Lê Quý Đôn đã khảo tả khá cụ thể về hoạt động chính của đội Hoàng Sa: “... cắt phiên mỗi năm cứ tháng 2 nhận giấy sai đi, mang lương đủ ăn 6 tháng, đi bằng 5 chiếc thuyền câu nhỏ, ra biển 3 ngày 3 đêm thì đến đảo ấy. Ở đây tha hồ bắt chim bắt cá mà ăn. Lấy được hoá vật của tàu, như là gươm, ngựa, hoa bạc, tiền bạc, hòn bạc, đồ đồng, khối thiếc, khối chì, súng, ngà voi, sáp ong, đồ sứ, đồ chiến, cùng là kiếm lượm vỏ đồi mồi, vỏ hải ba, hải sâm, hột ốc vân rất nhiều. Đến kỳ tháng 8 thì về, vào cửa Eo, đến thành Phú Xuân để nộp, cân và định hạng xong, mới cho đem bán riêng các thứ ốc vân, hải ba, hải sâm, rồi lĩnh bằng trở về” . Đội Hoàng Sa mỗi năm có đến nửa năm (từ tháng 9 năm trước đến tháng 2 năm sau) không chính thức hoạt động ngoài biển khơi cho nên họ còn được điều động đi làm nhiều các công việc khác. Sách Phủ Biên tạp lục, Quyển IV, khi chép về thuế vàng, Lê Quý Đôn còn cho hay là đội Hoàng Sa đã từng phải đi đào vàng ở xã Nam Phố Hạ, huyện Phú Vang: “Lệ cũ cho xã dân lĩnh tiền nhà nước để ăn mà đi lấy vàng, được miễn trừ tiền thuế. Mùa xuân năm Bính Thân (1776) kiêm đốc suất Đoan Quận công sai thuộc tướng là Cơ Trung hầu đào lấy, gọi đội Hoàng Sa đến và thuê phu 65 người đào lấy đãi nấu...” . Cũng có tài liệu còn cho hay, người đội Hoàng Sa đi bắt tổ yến ở Cù Lao Chàm ngay phía ngoài cửa Đại sông Thu Bồn...
Không bàn đến những công việc phụ được giao thêm trong khoảng thời gian không chính thức đi biển, nếu mới chỉ đọc qua tư liệu, ai cũng có thể dễ dàng nhận thấy đội Hoàng Sa được Chúa Nguyễn tổ chức ra là để thu lượm các hóa vật và hải vật trên các vùng quần đảo xa xôi ở giữa Biển Đông. Pierre Poivre, một thương nhân người Pháp trong chuyến đi đến Đàng Trong năm 1749-1750 cũng cho biết là ông đã từng nghe chuyện nhà vua (chúa Nguyễn) hàng năm đưa vài chiếc thuyền ra Hoàng Sa để tìm kiếm các sản vật thiên nhiên cho bộ sưu tập của mình . Tuy nhiên, nếu phân tích một cách cụ thể các nguồn hóa vật, hải vật, kể cả các sản vật lạ mà đội Hoàng Sa tìm kiếm được giữa vùng biển khơi hoang sơ đem về cho Chúa Nguyễn thì xem ra chúng không chỉ ít ỏi về số lượng, mà chủng loại cũng đơn điệu. Lê Quý Đôn còn cung cấp những con số cụ thể mà đội Hoàng Sa trong cả 6 tháng trời ròng rã ngoài biển khơi “lượm được nhiều ít không nhất định, cũng có khi về người không”: “Tôi đã xem sổ của Cai đội cũ là Thuyên Đức hầu biên rằng: Năm Nhâm Ngọ (1762) lượm được 80 hốt bạc; năm Giáp Thân (1764) được 5.100 cân thiếc; năm Ất Dậu (1765) được 126 hốt bạc; từ năm Kỷ Sửu (1769) đến năm Quý Tỵ (1773), 5 năm ấy mỗi năm chỉ được mấy tấm đồi mồi, hải ba. Cũng có năm được khối thiếc, bát sứ và 2 khẩu súng đồng mà thôi” . Những con số đã xác nhận một thực tế là hiệu quả kinh tế của đội Hoàng Sa rất thấp và có thể khẳng định Chúa Nguyễn lập ra đội Hoàng Sa không phải chủ yếu vì mục đích kinh tế.Phạm Quang Ảnh từ sau khi đội Hoàng Sa không còn hoạt động vẫn tiếp tục phục vụ ở Hòang Sa và Trường Sa với tư cách là người chỉ huy đội Thủy quân. Suất đội Thủy quân Phạm Hữu Nhật, Cai đội Thủy quân Phạm Văn Nguyên, Suất đội thủy sư Phạm Văn Biện và những người dẫn đường nổi tiếng Võ Văn Hùng, Phạm Văn Sênh, Đặng Văn Siểm... thông thạo biển đảo Hoàng Sa, Trường Sa như trong lòng bàn tay, đều là những người con ưu tú của An Vĩnh, An Hải. Tờ lệnh ngày 15 tháng 4 năm 1834 của triều đình Minh Mệnh giao cho Võ Văn Hùng chuẩn bị 3 chiếc thuyền, 8 thủy thủ, 24 lính giỏi bơi lặn ra đi Hoàng Sa, Trường Sa góp phần kiểm chứng các nguồn thông tin trong Đại Nam thực lục, Châu bản triều Nguyễn và khẳng định quê hương đội Hoàng Sa vẫn là nơi cung cấp chủ yếu nguồn nhân lực canh giữ chủ quyền của Việt Nam ở Hoàng Sa, Trường Sa. Không chỉ làm nghĩa vụ với nhà nước, Hoàng Sa - Trường Sa lâu dần đã trở thành ngư trường chính yếu, gắn bó máu thịt với mỗi gia đình, mỗi người dân Sa Kỳ, Lý Sơn. Vùng cửa biển Sa Kỳ và huyện đảo Lý Sơn vì thế đã trở thành không gian văn hóa quê hương đội Hoàng Sa, với các giá trị đích thực và đặc trưng mà không có bất cứ một nơi nào khác ở khu vực Biển Đông và phụ cận có thể có được./.