属于印度洋的一个海湾。西嵌斯里兰卡(锡兰)，北临印度，东以缅甸和安达曼—尼科巴海脊为界，南面以斯里兰卡南端之栋德拉高角与苏门答腊西北端之乌累卢埃角的连线为界。南部边界线长约为1 609千米。安达曼—尼科巴海脊露出海面的部分，北有安达曼群岛，南为尼科巴群岛，把孟加拉湾与东部的安达曼海分开。湾顶有恒河和布拉马普特拉河巨型三角洲。流入该湾的其他河流有印度的默哈纳迪河、哥达瓦里河和克里希纳河。孟加拉湾总面积为217.2万平方千米，总容积为561.6万立方千米，平均水深为2 586米。
孟加拉湾的陆架，宽为161千米，以北部和东部为较宽，向海一侧陆架的平均深度为183米。陆架大部分由砂组成，向海一侧多为黏土和软泥，有好几处被一些海底峡谷切割。其中有恒河峡谷，位于恒河—布拉马普特拉河三角洲的外方，深达732米；安得拉、克里希纳和马哈德范等峡谷分布于该湾的西边缘。
孟加拉湾的表层环流，受季风的强烈影响。春、夏两季，潮湿的西南风引起顺时针方向的环流；秋季和冬季，受东北风的作用，转变为反时针方向环流。由于孟加拉湾的地形效应，导致了各种作用力的聚焦，因而，潮差、静振和内波等现象均较显著。