位于亚欧大陆腹部，亚洲与欧洲之间，海的东北为哈萨克，东南为土库曼，西南为阿塞拜疆，西北为俄罗斯，南岸在伊朗境内，是世界上最大的湖泊，也是世界上最大的咸水湖，属海迹湖。位于辽阔平坦的中亚西部和欧洲东南端，西面为高加索山脉。整个海域狭长，南北长约1200公里，东西平均宽度320公里。面积约386400平方公里，相当全世界湖泊总面积（270万平方公里）的14％，比著名的北美五大湖面积总和（24.5万平方公里）还大出51％。湖水总容积为76000立方公里。里海湖岸线长7000公里。有130多条河注入里海，其中伏尔加河、乌拉尔河和捷列克河从北面注入，3 条河的水量占全部注入水量的88%。里海中的岛屿多达50个，但大部分都很小。海盆大体上为北、中、南三个部分。
最浅的为北部平坦的沉积平原，平均深度4至6米。中部是不规则的海盆，西坡陡峻，东坡平缓，水深约170至788米。南部凹陷，最深处达1024米，整个里海平均水深184米，湖水蓄积量达7.6万立方公里。海面年蒸发量达1000毫米。数百年间，里海的面积和深度曾多次发生变化。里海为沿岸各国提供了优越的水运条件，沿岸有许多港口，有些港口与铁路相连系，火车可以直接开到船上轮渡到对岸。里海在这一地区交通运输网中以及在石油和天然气的生产中也具有重大意义；其优良的海滨沙滩日益被用作疗养和娱乐场所。
里海位于高加索山脉以东，制约著中亚巨大、平坦的土地。而其表面约低于海平面27公尺(90呎)。靠近南面，最大深度为1,025公尺(3,360呎)。
里海通常被认为是世界最大咸水湖。然而这一观念并不完全正确，因为科学研究表明，里海经由亚速海、黑海和地中海与世界洋沟通。这一因素对于其自然地理所有方面的形成产生强烈影响。里海具有特别的科学研究意义，因为其历史、尤其是其面积和深度在以前的变化，为这一地区复杂的地质和气候演变提供了线索。人为变化，特别是广阔的窝瓦河系堤坝、水库与运河造成的变化，对于当代水文平衡已有影响。
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