咸海位于哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦之间、克孜勒库姆沙漠的中部。海中散布着1000多个小岛。北岸地势高低不均,海岸线曲折,有许多大大小小海湾。
咸海海拔53米,湖面最大时南北长435公里,东西290公里,面积68000平方公里,平均深度16米,在西海岸外最深处达69米,曾是世界第四大湖。这几乎相当于斯里兰卡的国土面积。其支流的三角州有几十个小湖,生态丰富的沼泽和湿地遍及55万公顷。
因为流入的水量(径流量)小于湖水的蒸发量,咸海的含盐量比淡水湖高得多。在咸海全盛的时候,曾经是中亚第一大咸水湖、世界第四大湖,面积将近7万平方千米。在全盛时代,咸海曾经有发达的渔业,沿岸的从业者超过4万人,捕捞量占前苏联总捕鱼量的1/6。