咸海位于哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦之间、克孜勒库姆沙漠的中部。北部和东部湖岸曲折，分布有许多小湖湾和沿岸岛屿，西岸为陡岸。湖内可通航，通航期7个月。咸海是在上新世末期形成的，当时地壳下沉，地面水汇潴，是海侵的遗迹。