Мексиканский залив является внутренним морем на западе Атлантического океана. Залив на северо-западе, севере и востоке имеет границы, образованные побережьем США, на юго-западе и юге - побережьем Мексики и островом Куба. Залив омывает берега американских штатов Флорида, Миссисипи, Алабама, Техас и Луизиана, мексиканских штатов - Веракрус, Тамаулипас, Кампече, Табаско и Юкатан.
Мексиканский залив занимает площадь 1543 тысячи квадратных километров, наибольшая глубина - 5203 метра. Флоридским проливом залив соединен с Атлантическим океаном, а с Карибским морем залив сообщается через Юкатанский пролив. В Мексиканский залив впадает большое количество рек, среди них - Миссисипи, Алабама, Сан-Антонио и Нуэсес.
Рельеф дна Мексиканского залива имеет форму центральной котловины, к которой плавно спускается материковый шельф, постепенно переходящий в ложе. В центральной котловине находится плато с множеством возвышений высотой до 300 метров. Ширина шельфа доходит до 250 километров.
Линия побережья залива в значительной мере изрезана. Очертания береговой линии часто меняется под действием ураганов. Этому способствует преимущественно низинный характер берегов. В низинах местность во многом заболочена. Донный грунт вблизи побережья песчаный, галечно-песчаный, по мере отдаления от берега на глубину становится илисто-песчаным, илистым и глинистым.
Южная часть залива располагается в зоне тропического климата. Северная часть расположена в субтропической зоне. Энергия сильно нагретых в летний период вод приводит к формированию тропических штормов большой силы и мощных ураганов, которые почти каждый год являются причиной разрушений в прибрежных районах залива. Мексиканский залив - один из самых прогретых водоемов в мире. Средняя температура верхнего слоя вод - 29 градусов, на мелководьях - 31 градус. Зимой средняя температура верхнего слоя вод снижается до 25 градусов. Северная часть залива зимой охлаждается больше, температура поверхностной воды здесь опускается до 18 градусов.
Морские поверхностные течения в Мексиканском заливе несут воды по часовой стрелке. Из Карибского моря в залив направляется теплое Юкатанское течение, способствующее образованию значительного водяного подпора. Этот подпор приводит к образованию знаменитого течения Гольфстрим, которое берет свое начало из Флоридского залива.
В 2010 году в Мексиканском заливе взорвалась, горела и затонула нефтяная платформа компании ВР, в результате чего нефтяная скважина повредилась, и нефть из нее выливалась в океан в течение нескольких месяцев. Нефтяное загрязнение нанесло огромный ущерб экосистеме региона.