咸海面积6万余平方千米，平均水深13米，最深处水深64米。主要由中亚两大内流河锡尔河（现注入北咸海）和阿姆河（注入南咸海，现注入东咸海和西咸海）注入。历史上咸海海拔53米，南北最长435公里，东西290公里，面积68，000平方公里，平均深度16米，在西海岸外最深处达69米。

北岸地势高低不均，海岸线曲折，有许多大小海湾。东海岸的北部是巨大的锡尔河三角洲，南海岸也有同样大的阿姆河三角洲，西海岸是乌斯秋尔特高原。