L'entrata della baia si trova tra l'isola di Barrenjoey a Palm Beach, e Box Head, un sobborgo di Gosford. L'ingresso ha tre bracci, che sono l'estuario del fiume Hawkesbury ad ovest, Pittwater a sud, e Brisbane Water a nord. Lion Island si trova all'interno delle acque nella Broken Bay. Viene chiamata in questo modo perché la conformazione dell'isola rimanda alla forma di un leone seduto. È una riserva naturale ed ha una colonia di pinguini minori.
Il nome alla baia fu dato da James Cook che attraversò quelle acque il 6 maggio 1770, descrivendo la zona come "una terra spezzata che sembra formare una baia"[1].
Il 28 novembre 2005, l'autore di documentari Damien Lay affermò che i resti di un sommergibilegiapponese, sparito dopo l'attacco al porto di Sydney del giugno del 1942, si trovava sul fondo della baia, poco più a est di Lion Island. Lay affermò, inoltre, che il quantitativo di rame ritrovato sul fondo del mare era consistente e lasciava pensare che fosse dello stesso tipo usato per la costruzione di vascelli e sottomarini giapponesi durante la seconda guerra mondiale[2]. Comunque, il Ministro del Nuovo Galles del Sud, Frank Sartor, annunciò che alcuni studi condotti con i sonar in quei tratti (studi effettuati dal New South Wales Heritage Office), non condussero ad alcuna significativa traccia[3].
