位于威海与成山头之间的山东半岛东北岸，属威海市港西镇和荣成市成山镇所管辖，是一对生沙咀环抱的潟湖海湾，呈长条形西北—东南向延伸，海湾北向开口，口门居东西沙嘴之间，宽度仅150米，海湾面积10.8平方千米，其中浅滩面积10.5平方千米，潮汐通道自口门向湾内分叉发展，口门附近通道水深1.5～2.0米，湾内水深一般在1米以内，中部为宽广平缓的潮滩，潟湖内的沉积物多为泥质砂。沿岸有白龙河、于家河等山溪季节性河流注入，年总输沙量约2万吨。

地处鲁东隆起带胶北凸起的东北部，在荣成城厢断陷盆地的中部。区内出露的地层主要是元古界胶东群富阳组、中生界白垩系下统青山组和新生界全新统，在大西庄北侧海蚀崖可见到新近系和第四系更新统的沉积物。第四系沉积物主要分布在滨海、河谷、剥蚀平原及残丘上。朝阳港附近由于长期遭受风化剥蚀和侵蚀，近岸陆域多为剥蚀准平原或低丘，丘间谷地发育出狭长的冲积平原或阶地，滨岸地带，全新世海侵以来的海滩堆积形成了海积平原、沙嘴等，经风力改造成为海岸沙丘，沙嘴不断发展，使其内侧水域淤塞成为潟湖潮滩。1979～2009年，朝阳港潟湖面积增加0.49平方千米，岸线长度缩短1197.4米，沙坝变长、变窄，口门变窄。

受海洋影响较大，海洋性气候特征明显，为温暖带季风型湿润气候。冬春季多大风，夏季则多雾，空气潮湿，主要灾害性天气有台风和寒潮。

港湾口门外的波浪较大，波向偏北，以风浪为主，常浪向和强浪向均为偏北向浪。北向风浪频率为12%，西北偏北向为11%，东北向为5%，东北偏北向为4%，东北偏东向为4%。全年平均波高约为0.7米，最大波高可达6.0米，年大于4.0米的大波高主要分布于西北偏北—东北偏北之间的各个方位。朝阳港湾内为一封闭型的潟湖，口门位于湾之西北，北向开口，口门外出现偏北向大风和大浪，但由于口门窄小和水深的急剧减小，湾内不会出现大浪。每年12月到次年的2月，朝阳港内为结冰期。春、夏两季偏南向浪和偏北向浪出现的频率相当，秋季偏北向浪明显增多。潮汐类型为不规则半日潮。朝阳港海域为弱潮海域，平均潮差为1.15米，海岸形成过程主要受波浪控制，浪强潮弱，这种动力环境易于形成较为稳定的波浪破碎和沿岸输沙带，利于沙坝—潟湖的形成。

港湾潟湖动植物繁盛，有多种滩涂生物栖息于此，是许多珍稀、濒危鸟类的迁徙停歇和越冬之地，与附近的潟湖、港湾等一起构成了东北亚多种候鸟迁徙的重要驿站，每年有大量大天鹅、鹤、雁、野鸭等来此越冬，是“大天鹅自然保护区”的重要组成部分。西侧建设了13余平方千米的朝阳港生态湿地公园，东侧为大片盐田。