咸海位于哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦之間、克孜勒庫姆沙漠的中部。北部和東部湖岸曲折，分布有許多小湖灣和沿岸島嶼，西岸為陡岸。湖內可通航，通航期7個月。咸海是在上新世末期形成的，當時地殼下沉，地面水匯潴，是海侵的遺跡。