地势西高东低，主要是平原和丘陵为主。东部为辽河平原，西部为辽西丘陵。辽东湾顶与辽河下游平原相连,水下地形平缓，构成小凌河口到西崴子350公里淤泥质平原海岸。东西两岸与千山、燕山、松岭相邻，水下地形较陡，形成基岩—砂砾质海岸。辽东湾中央地势平坦，沉积黑色微臭淤泥。西部从大凌河口、辽河口折向复州湾外，为长180公里的古辽河河谷,谷底相对低5～7米，至水深25米处逐渐消失，现今仍为辽河入海径流及潮流输送通道。

气候

以暖温带大陆性季风气候为主。

水文

有辽河、大凌河、小凌河等注入。广义的辽东湾则指河北省大清河口到辽东半岛南端老铁山角以北的海域。海底地形自湾顶及东西两侧向中央倾斜，湾东侧水深大于西侧，最深处约32米，位于湾口的中央部分。河口大多有水下三角洲。辽河口外的水下谷地实为古辽河的河谷，是现代辽河泥沙输送的渠道。平均潮差（营口站）2.7米，最大可能潮差5.4米。冬季结冰，冰厚30厘米左右。为淤泥质平原海岸，内侧为海滨低地，宽5～8千米，部分为盐碱地或芦苇地，外侧为淤泥滩，宽1～2千米。