地标位置在北美大陆东南部，位于美国佛罗里达半岛、墨西哥尤卡坦半岛以及古巴岛之间。

整个墨西哥湾略呈椭圆形，东西长1609千米，南北宽1287千米，面积154.3万平方千米，平均深度1612米，最深点锡格斯比深渊为5203米。

海湾沿岸曲折多湾，岸边多沼泽、浅滩和红树林。海底有大陆架、大陆坡和深海平原。北岸有著名的密西西比河流入，把大量泥沙带进海湾，形成了巨大的河口三角洲，密西西比河三角洲外还有水下冲积扇。