Длина 105 км, ширина 97 км, глубина 5—25 м; площадь акватории составляет 6630 км². При входе в Мезенскую губу находится остров
Моржовец. Впадают две основных реки —
Кулой и
Мезень. Восточный берег залива называется Конушинским, а южный — Абрамовским.
Зимой замерзает, но ледяной покров нередко взламывается приливами. Вода менее прозрачна, чем в других акваториях Белого моря, что вызвано стоком довольно мутной Мезени. Характерны сильные течения.
Приливы полусуточные, высота сизигийных приливов до 10,3 м, самые высокие на арктическом побережье России. Существует проект строительства Мезенской
приливной электростанции мощностью 11,4 ГВт
[1].