中國東海的一部分，沿海南北海上交通要衝，閩、臺兩省間交通要道。海峽北界從福建平潭島到臺灣富貴角，相距約93海裏；南界從福建東山島到臺灣最南端鵝鑾鼻，寬約200海裏。海峽為大陸架淺海，大部分水深不及百米，近3/4水域水深不及60米，東南部水深達140～150米，並以40～50‰的急坡進入南海海盆。
海峽海底地形較復雜，有海底階地、海底峽谷、巖灘、淺灘、海溝和海底港灣等多種類型。兩級海底階地水深分別為20米和40～50米，分佈於海峽兩側。兩級階地上橫切數條北西向峽谷，分佈於閩江、木蘭溪和九龍江等口外，此即第四紀冰期海面下降時上述諸河向外延伸的河段。巖灘分佈在澎湖列島四周，為玄武巖臺地，出露在海面的即為澎湖列島。臺灣淺灘位於東海與南海交界處，水深很小，最淺處水深僅10米。淺灘向東北延伸，與澎湖巖灘相連；向西北與水深40～50米的海底階地相接，形成海底陸橋，當第四紀冰期海面數度下降時，成為大陸動物遷移臺灣的通道。淺灘上分佈有沙丘926個，多呈北東向排列，景觀獨特。海溝有二：一稱澎湖海溝，位於澎湖列島與臺灣西岸之間，呈南北走向，長約70公裡，深達百餘米；另一位於澎湖列島中部，呈東西向，深70米，成為媽宮港的天然航道。海底港灣位於海峽的東南部，港口向南，水深185～740米。
海峽水主要由浙閩沿岸水、南海水和黑潮水3種不同性質的海水組成。它們在不同季節的交替作用，對海峽的氣候，特別是氣溫影響很大。海峽的氣候大體與福建沿海相似，冬半年受大陸頻頻入侵的冷空氣影響，夏半年受熱帶天氣系統的控制，加之狹管效應，風力特別強勁，使海峽具有明顯的季風氣候特征。其特點是冬季受西伯利亞或蒙古冷氣流的影響，盛行東北季風，平均風速大，大風日數多，盛行期長；夏季盛行西南風，平均風速小，大風日數少；春秋兩季為季風交換季節。臺風是影響海峽夏、秋季天氣的重要因素，從5～11月，特別是7～9月，臺風經過海峽時，狂風和暴風雨常造成嚴重災害。
臺灣海峽是亞熱帶淺海，水溫較高，終年水溫變動在9.7～26.6℃。海峽的海水鹽度，冬季為30.1～31.4‰，夏季為32.5～33.8‰。臺灣海峽是中國的重要漁場，海洋魚類品種約700餘種，其中經濟魚類有百餘種。臺灣海峽兩岸有較豐富的砂礦。臺灣西岸近海已發現有海底石油。