南黃海最西面的開敞海灣。位於江蘇省最北端的黃海之濱，東以嵐山頭與連雲港外的東西連島的連線為界與黃海相通，面積約820平方公裡。在地質構造上，海州灣位於蘇魯隆起與蘇北之南黃海拗陷的過渡地帶。蘇北拗陷覆蓋深厚的第四紀沉積物。蘇魯隆起受燕山運動北東和北西兩組斷裂的影響，分別構成海州灣北部海岸和連雲港海峽等南部海岸的輪廓。經過瞭複雜演變，形成現代海岸的地貌形態。由於供沙條件、水動條件和岸坡形態的不同，海灣地貌特徵和沖淤動態也因而各異，從北而南大致可分如下幾個岸段：：①北段（繡針河口—興莊河口）為沖刷後退的砂質平原海岸，長約27公裡，潮間帶灘寬約1公裡，海灘物質以小於0.1厘米的石英砂為主。岸線呈南西南走向。②中段（興莊河口—西墅）為淤積增長的淤泥質平原海岸，長約26公裡，潮間帶灘寬為3～6公裡，組成物質為青灰色粉沙淤泥。③南段（西墅—燒香河北口）為穩定的基巖海岸，長約44公裡。岸線曲折，海灘狹窄，主要為中細沙海灘，間或有淤泥質海灘。南端的連雲港一帶，泥沙回淤量隨風而異。
海州灣具明顯季風氣候特點，年降水量近1000毫米。潮汐性質屬正規半日潮。海州灣資源豐富。海州灣漁場是江蘇省四大漁場之一，盛產鰳魚、鮁魚、河豚、鮐魚、帶魚、對蝦等經濟魚蝦類，還可養殖海帶、紫菜和貝類。礦藏有煤、磷和鐵礦。南端的連雲港有東西連島的天然屏障，水域開闊，為連接隴海鐵路與海上運輸的樞紐，是中國西北、中原地區最短線路的出海港口，為具有發展前景的綜合貿易港，同時也是國傢重點擴建的海洋漁港之一。