中国纬度最高的海湾。位于渤海北部，在长兴岛与秦皇岛联线以北。为地堑型凹陷。湾底地形自顶端及东西两侧向中央倾斜，东侧深于西侧，最大水深32米。全湾被第三纪以来的厚层沉积物覆盖。

　　湾顶与辽河下游平原相连，水下地形平缓，构成小凌河口到西崴子350公里淤泥质平原海岸。东西两岸与千山、燕山、松岭相邻，水下地形较陡，形成基岩—砂砾质海岸。湾中央地势平坦，沉积黑色微臭淤泥。湾西部从大凌河口、辽河口折向复州湾外，为长180公里的古辽河河谷，谷底相对低5～7米，至水深25米处逐渐消失，现今仍为辽河入海径流及潮流输送通道。湾水含盐度多低于30‰。辽东湾是中国边海水温最低、冰情最重处，每年都有固体冰出现，受西北风影响，东岸又较西岸为重。春季融冰，成为低温中心。

　　辽东湾为半日潮，湾顶潮差达5米。滩涂宽广，除捕捞水产品、种苇、晒盐外，海水养殖和围垦都有一定规模。较大港口有营口、秦皇岛和葫芦岛等。