个长方形浅水海湾，三面环陆，北面是阿拉弗拉海（一个在澳大利亚与新几内亚之间的水体）。面积31万平方千米，东西最大宽度670千米，南北长600千米，最深处为70米。底部是澳大利亚和新几内亚的大陆架。南部有韦尔斯利群岛，西南部有爱德华·佩柳爵士群岛，西部有格鲁特岛。海湾底部坡度小，有20多条河流汇入，下游大都蜿蜒曲折，多产生三角洲。从地质学角度来说，卡奔塔利亚湾相当年轻，在上一次冰河时期，它还是干涸的。包围卡奔塔利亚湾的陆地较平坦，地势较低。其西面是安恒地区，东面是约克角半岛，南面则是昆士兰州的一部分。