马尔马拉海是世界上面积最小的海洋，只有11350平方公里，它最长只有280公里，最宽处只有80公里。马尔马拉海得名与其中最大的岛屿马尔马拉岛（面积117.8平方公里），该岛以大理石而闻名，也是土耳其第二大岛。

我国最小的海洋是渤海，面积达到了7.9万公里，是马尔马拉海的7倍，世界上最浅的海洋亚速海的面积也达到了3.9万平方公里，是马尔马拉海的3倍以上，可见马尔马拉海是多么的小。

虽然马尔马拉海的面积最小，但是它的深度却让渤海和亚速海望尘莫及，因为马尔马拉海最深处高达1370米，在靠近海岸附近的地方深度就可以达到500米。

马尔马拉海能够在如此小的面积下拥有如此深的深度，这就说到它的地质环境了。马尔马拉海是一个完全处于土耳其境内的内陆海，它通过博斯普鲁斯海峡和达达尼尔海峡将黑海与爱琴海连接起来，将该国的欧洲和亚洲两岸分隔开来。

马尔马拉海周围的气候相对比较干燥，属于地中海气候，而且在它的周围几乎没有太大的河流注入，这就使得其内部不会产生泥沙沉淀。加上马尔马拉海地处黑海和地中海的通道上，这里的水流流速比较快，水量比较大，对于海底的冲刷效应也很强，进一步减少了泥沙沉淀的可能性。

而且马尔马拉海的历史比较短，大约是在250万年由于地质运动板块断裂形成的，这也使得其两岸都是比较陡峭的地形。这里现在还属于一个非常活跃的断层上（北安纳托利亚断层），每年都会产生20毫米的滑移率，在过去的几百年里产生了一些7级以上的大地震。

马尔马拉海的表层海水盐度大约为22‰，略高于黑海盐度，但是又比一般大洋海水盐度要低大约三分之一。但是马尔马拉海海底的盐度却比较高，达到了38‰，和地中海盐度类似。

作为沟通黑海和地中海的重要通道，马尔马拉海的海洋生物比较多样化，在马尔马拉海水域发现了230多种鱼类和13种鲨鱼。鳀鱼、沙丁鱼、竹荚鱼、鲻鱼、比目鱼和金枪鱼是海中常见的鱼类。它还拥有丰富的海洋植物群，拥有超过510种水下植物。在马尔马拉海的南部也发现了一些濒临灭绝的鱼类。此外，在其东北水域记录到115种不同种类的浮游植物。