Ha un'estensione di circa 550 km² con profondità media di 16 m e massima di circa 25 m, che raggiunge nei pressi di Pirano e l'imboccatura è ampia 21 km. La costa ha fondali bassi e sabbiosi nel tratto occidentale, caratterizzato dalla presenza di numerose trezze, mentre il resto del litorale, dalle foci del Timavo in poi, è in prevalenza alto e roccioso in quanto si trova a ridosso dell'altopiano del Carso. Nel tratto italiano sfociano i fiumi Isonzo e Timavo, in quello sloveno i fiumi Risano e Dragogna, quest'ultimo al confine con la Croazia.
