Складається з витягнутого в субширотному напрямку Дніпровського лиману (довжина 55 км, завширшки до 17 км), а також вузького (завширшки від 5 до 11 км) та колінчастого Бузького лиману, витягнутого в субмеридіональному напрямку, довжиною 47 км. Середня глибина 6—7 м, найбільша — 12 м (т. зв. Станіславська яма).
Дніпро-Бузький лиман утворився під час трансгресії (трансгресія — наступ моря на суходіл під час занурення земної кори) морських вод Чорного моря у нижній течії Дніпра та Південного Бугу. З Чорним морем лиман з'єднується протокою 3,6 км завширшки (між Очаківським мисом та Кінбурнською косою). Південне узбережжя має низькі, піщані береги; північне — здебільшого, високі (до 20—35 м) обривисті береги, складені з глинисто-піщаних порід, на окремих ділянках зустрічаються піщано-мушлеві коси. Дно біля кіс піщане, на глибині вкрите суглинисто-піщаними мулами.
Поверхневий стік у лиман складається зі стоку таких річок: Дніпро — 93,5 %; Південний Буг — 5,7 %; Інгул — 0,5 %; Інгулець — 0,3 %.
Середня солоність води Дніпровсько-Бузького лиману становить 3,6 ‰ (до побудови Каховського водосховища — близько 2 ‰)
