Cơ quan chịu trách nhiệm giám sát, kiểm tra các hoạt động nghề cá trong vùng
đánh cá chung và xử lý các hoạt động đánh bắt trái quy định của phía Việt Nam là Thanh tra bảo vệ nguồn lợi thuỷ sản, Cảnh sát biển, Bộ đội biên phòng và Hải quân; của phía Trung Quốc là Cơ quan Quản lý giám sát ngư chính ngư cảng, Công an biên phòng, Bộ đội hải quân. Ngày 28/4/2005, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Đề án
bảo vệ vùng biển và kiểm tra, giám sát hoạt động nghề cá trong các vùng nước Hiệp
định ở vịnh Bắc Bộ (Quyết định số 355/QĐ-TTg).
Triển khai thực hiện nhiệm vụ duy trì an ninh trật tự, thực thi pháp luật trên biển
và bảo vệ vùng biển, bảo vệ chủ quyền quốc gia trong vịnh Bắc Bộ, các lực lượng kiểm tra, kiểm soát do Cục Cảnh sát biển làm đầu mối đã phối hợp hiệp đồng với nhau chặt chẽ, đồng bộ; là chỗ dựa tin cậy cho ngư dân Việt Nam trong quá trình hoạt động
sản xuất trên biển. Trong 6 năm qua đã có nhiều tàu cá hai bên vi phạm các qui định bị
bắt giữ, xử phạt.
Trong năm đầu tiên, tàu cá hai nước vi phạm bị xử phạt còn nhiều. Nhìn chung, số lượng và mức xử phạt của cơ quan chức năng hai nước đối với tàu cá của bên kia là
tương đương nhau .
Sang các năm tiếp theo, số vụ bắt giữ và xử phạt đã giảm đáng kể. Một phần do
ngư dân đã cơ bản nắm bắt được nội dung hai Hiệp định, tuân thủ các quy định có liên quan, một phần do cơ quan giám sát hai nước trên tinh thần giáo dục, nhắc nhở là
chính nên chỉ cảnh cáo các trường hợp vi phạm. Đối với các trường hợp tàu cá Trung Quốc xâm phạm sâu vào vùng biển của Việt Nam thì cơ quan chức năng phía Việt Nam chỉ tiến hành lập biên bản, xử lý cảnh cáo, trục xuất khỏi vùng biển Việt Nam.
Lực lượng kiểm tra, kiểm soát trên biển của Việt Nam đã tiến hành xử phạt cảnh cáo hàng trăm trường hợp tàu cá Trung Quốc vi phạm; kiểm tra bắt giữ xử phạt hành chính 27 tàu cá Trung Quốc; phạt 3,245 tỷ đồng, tịch thu 61.240 lít dầu.[8]
Lực lượng kiểm tra, kiểm soát phía Trung Quốc đã bắt giữ và xử phạt 50 tàu cá Việt Nam với tổng số tiền phạt gần 5 tỷ đồng, cụ thể là: Thanh Hóa: 10 tàu, Hải Phòng: 04 tàu, Quảng Ngãi: 02 tàu, Đà Nẵng: 01 tàu, Quảng Ninh: 01 tàu, Quảng Bình: 05 tàu, Bình Định: 09 tàu.
An ninh trật tự trên biển có thời điểm còn diễn biến phức tạp, một số vụ tranh chấp ngư trường, va chạm giữa ngư dân hai nước trong quá trình khai thác trên biển đã diễn ra nhưng không được xử lý đúng quy định của Hiệp định, gây ra hậu quả nghiêm
trọng. Đặc biệt vụ việc ngày 08/01/2005, tàu Cảnh sát biển Trung Quốc đã bắn làm chết và làm bị thương nhiều ngư dân Thanh Hóa. Vụ việc này đã đấu tranh đúng mức và đã phối hợp cùng phía Trung Quốc xử lý thỏa đáng.
Phần lớn các chủ tàu và ngư dân các tàu bị va chạm, mất lưới đều không xác
định chính xác thời gian và nguyên nhân bị mất lưới, mất chà. Do trời tối và ở khoảng cách xa nên không xác định được rõ biển số đăng ký và số Biển dấu hiệu nhận biết của tàu vi phạm.
Đã xảy ra một số vụ việc tàu cá nước ngoài tấn công tàu cá Việt Nam, tuy nhiên phía người bị nạn chỉ nghi là tàu của Trung Quốc, nhưng không có rõ tên số hiệu và biển số đăng ký tàu nước ngoài nên rất khó cho việc xác minh, điều tra và đấu tranh
ngoại giao.
Do số lượng tàu tuần tra tham gia thực hiện nhiệm vụ còn ít (8 tàu), hơn nữa do
hạn chế về kinh phí nên thời gian hoạt động tuần tra trên biển ngắn, sức chịu đựng sóng gió của tàu hạn chế, nên hiệu quả chưa cao. [8]
Vấn đề kiểm tra liên hợp giữa cơ quan giám sát hai nước. Từ năm 2006 đến nay,
cơ quan giám sát hai nước (Cảnh sát biển Việt Nam và Cục Ngư chính khu Nam Hải)