帕姆利科湾是由北美大陆和外滩群岛（Outer Bank）围成的一个潟湖，与大西洋相连。它也是美国东海岸最大的潟湖，是弗吉尼亚和北卡罗来纳沿岸的河口潟湖区的一部分。也是美国仅次于切萨匹克海湾（Chesapeake Bay）的第二大河口浅海区。帕姆利科河（Pamlico River，又作沥青河Tar River）和尼尔斯河（Neuse River）从其西部向东注入潟湖。帕姆利科湾的附近还有很多别的潟湖，其中较大的包括北部的阿尔伯马尔潟湖（Albermale Sound），罗阿诺克湾（Roanoke Sound）和科罗阿坦湾（Croatan Sound），以及南部的科尔潟湖（Core Sound）。

探险家基尔巴尼·巴拉扎诺在发现帕姆利科湾的时候，把它误认为是太平洋。这片水域与大西洋的连接处比较宽广，因此导致了巴拉扎诺的误判。这片水域的含盐度比较低，且容易受到飓风的侵袭。外围的沙洲在飓风的侵蚀下流失比较严重。沙洲岛上有两个野生动物保护区，附近的一些大学和科研机构正在致力于保护这些沙洲岛，进而保护帕姆利科湾的生物多样性。