[拼音]：Beibu Wan
曾名东京湾，位于南海西北部，为一向西凸出的半封闭海湾。通常以中国雷州半岛南端的灯楼角与海南岛西北部的临高角连线，作为湾的东界；以中国海南岛西南的莺歌海与越南永灵附近的来角一线为其南界。面积为12.7万平方公里。平均水深40米，最大水深约 100米。
湾内水下地形单调而平坦。从湾顶至湾口，地形呈阶梯状，由西北向东南逐级下降。整个湾区是一个以新生代为主的中、新生代沉积拗陷区，经历了自白垩纪至第三纪早期的断陷阶段，中新世晚期至上新世的拗陷阶段，以及中间的过渡阶段，即断陷-断拗-拗陷3个不同的发展阶段。与此相应出现了充填-超覆-被盖 3套不同沉积。其中超覆和被盖类型的沉积对油气形成和聚集起着重要作用。海南岛西南海域的莺歌海盆地，沉积层厚达数千米至上万米，地层主要为第三系。湾内现代沉积物主要是陆源物质，以粉沙为主，沿岸较细，中部较粗。
北部湾属热带季风气候:10月～翌年3月为东北季风期，频受冷空气影响；5～8月为西南季风期，常受台风侵袭（平均每年5次），最大风力可达32.7米/秒。台风路径以偏西方向为主，通常穿越雷州半岛或海南岛进入本湾；另外，也有一些台风向西北移动，自湾口或海南岛南部进入。冬季海面气温约20℃，夏季达30℃。年降水量为1000～2000毫米。
秋、冬、春三季，湾内为气旋型环流。湾口东侧外海水北上，湾的西侧为偏南向沿岸流。环流速度10～30厘米/秒。夏季，西南风强盛时期，湾北表层水为反气旋型环流，流速为10～20厘米/秒。
沿岸水团终年停留在湾的西侧，范围冬季窄、夏季宽，并向北扩展。盐度小于32.5，最低水温15℃，最高水温30℃。进入本湾的南海表层水团，盐度较高，可大于34.0，与湾内海水混合后分布在湾的中部和东部，盐度值略有降低，水温在20～30℃之间。
湾内跃层现象显著，尤以夏季最强，冬季甚弱。在跃层以下，盘踞着冷水团，为中国近海典型的热带、亚热带海域中的冷水团。风浪一般甚小，但冬季出现寒潮大风时，风浪波高可达2米；台风侵入时，除引起大浪外，亦有偏南方向的涌浪传入。
潮汐及潮流均以全日潮为主。潮波类型以驻波为主，是由湾口传入的潮波及其反射波互相干涉而成。潮波系由湾口向北传播。潮差亦由湾口逐渐向北增大，中国北海岸外的北部湾湾顶，最大潮差达7米。湾内潮流主要为往复流，流轴大体与岸线平行，潮流流速一般小于1米/秒；琼州海峡在3米/秒以上。海水透明度在中部及湾口较大，约10～22米，沿岸海域小于10米。
中部的环流区和北部河口附近，是高生物量海区。浮游植物的生物量以1～2月和 9月最高。浮游动物的生物量以6月最高(100毫克/米3)，1月最低（55毫克/米3），年平均为75.5毫克/米3。底栖生物年平均生物量为11.4克/米2。冬季在西北部可达20克/米2。该湾又是良好的渔场，年渔获量约30万吨，鱼种达500种以上。经济鱼类有红笛鲷、二长棘鲷、金线鱼、沙丁鱼、竹荚鱼、蓝圆鲹、青干金枪鱼、白十鲔、银鲳、鲭、鲱、比目鱼、带鱼、鲨鱼等50余种。头足类和海蛇比较多。牡蛎、珍珠贝、日月贝、泥蚶、毛蚶、文蛤、江珧、刺参等均有所产。海兽有儒艮、白海豚等。此外，河口周围的海岸泥滩，有红树林分布。石油资源也比较丰富。现已探明，北部湾盆地除第三系地层产油外，上古生界的石灰岩地层也产油。莺歌海西南海面上，目前仍在不断冒油气。