中國三大海峽之一。位於雷州半島與海南島之間。地質時期海南島曾與大陸聯成一體。第四紀初期，新構造運動使地殼急劇上升，瓊州海峽由地塹式斷陷形成。此後，海南島與大陸分離。海峽大致呈東西方向延伸，長80.3公裡，寬度最大39.6公裡，最狹19.4公裡，平均29.5公裡。平均深度44米，最深120米。海峽面積2370平方公裡。斷裂陷落亦反映在海峽的地貌上：兩岸突出的岬角與凹進的海灣交替排列，遙相成對。北岸廣佈玄武巖臺地，臺地或直接臨海、構成陡崖；南岸為磨蝕－構造熔巖巖臺地岸，亦有海崖。兩岸均有火山巖。海灣內有沙灘、泥灘和珊瑚堆積。海南島最大河流南渡江經海峽入海，在河口區沉積成厚約20米的水下三角洲。海峽底部多為基巖出露地區。海峽西半部海流分佈的變化規律較一致，東半部水深，風向和流速變化大，海流復雜，海水多由粵西流入北部灣。
瓊州海峽為南海交通走廊，北有海安，南有海口、鋪前等港。尤以海口港為重要，雖水淺灘多，不利船泊，但經疏浚，已成為海南省海陸運輸樞紐。從廣州、香港、汕頭、湛江等港至廣西北海、越南海防等港的航線均經海峽。海口與廣州、湛江、清瀾、北海等港有定期客貨輪往來。大陸客貨在徐聞海安港改輪渡海，海安港已成為水陸聯運重要口岸。
海峽附近是中國著名的北部灣漁場和清瀾漁場，盛產多種經濟魚類，海水養殖業（如麒麟菜、珍珠）也較發達。海峽南北還有鋪前灣、馬裊和徐聞鹽場，為廣東、海南主要鹽場。