位于中国南海海域北部，故名。东起雷州半岛、琼州海峡，东南为海南岛，北至广西壮族自治区，西迄越南。面积约4.4238万平方公里。水深一般20～50米，最深不超过90米。湾内海底平坦，由东北渐向西南倾斜，倾斜度不及2°。海潮每日发生一次，海流徐缓。流入北部湾的主要河流有中国的九州江、南流江、大风江、钦江、防城河、北仑河、昌江及越南的先安河、红河、马江等。主要港湾有中国的安铺港、铁山港、钦州湾、珍珠港、洋浦港及越南的下龙湾等。岛屿众多，主要为中国的涠洲岛、斜阳岛及越南的拜子龙群岛等。

　　北部湾位于北热带，年均温22.7℃，12月～翌年1月底层水温18～28℃，夏季27～30℃，表层与底层温差约1℃。年降水量1300～2500毫米，年均气压1011百帕。海水盐度夏季为29.8～34.29‰，冬季31～33.9‰。海水酸碱度约为8.3，透明度一般4.5～12米，湾内波浪小，风力一般不超过6级。台风多出现在6～10月。

　　北部湾是中国重要热带渔场，可供捕捞的海区有40多处，鱼类达500多种。广西沿海常见的经济鱼类有122种，其中主要的有69种，尤以红鱼、红三、头鲈、石斑、赤鱼、马鲛、奎龙、鲨鱼、鱼、门鳝、鱼、黄鱼、鲚鱼、棍子、鲳鱼、带鱼、单线、银米、横泽、青鳞、鱿鱼、墨鱼等30种为大宗；虾类有36种，其中对虾即达32种；海蛇约20种；软体动物约95种。

　　北部湾海涂辽阔，工业污染少，底平沙细，水质优良，浮游和底栖生物丰富，适宜发展海产养殖，可供养殖品种有日本对虾、墨吉对虾、长毛对虾、短沟对虾、宽沟对虾、斑节对虾、珍珠贝、大蠔、海参、青蟹、文蛤、蛏、江篱、鱼类等。北部湾海域蕴藏有丰富的石油。

　　北部湾畔重要城市有中国的沿海开放城市北海市、防城港、钦州市及八所港等。