別府湾の沿岸には、北に杵築市、速見郡日出町、西に別府市、南に大分市が位置している。一級河川の大野川や大分川、二級河川の境川などが流入し、大野川、大分川の河口付近には大分平野が形成されている。佐賀関半島以南の海岸線が典型的なリアス式海岸であるのに対して、別府湾は概して出入りの少ないなだらかな海岸線が続き、糸ヶ浜（日出町）、関の江海水浴場、SPAビーチ（的ヶ浜公園）（以上、別府市）、田の浦海水浴場（大分市）などの海水浴場を擁する。
また、別府湾周辺の地下深くには深層熱水を含む泥炭層がみられ、ボーリングによって天然ガスを含んだ褐色の熱水が得られる。特に大分平野・高崎山の周辺では、この熱水を利用した温泉が散在し、北浜温泉、挾間温泉、大深度地熱温泉の名で知られている。
沿岸部.
大分市の市街地東部から鶴崎にかけての沿岸には埋立地が造成され、大分臨海工業地帯が形成されている。大分市の別府湾沿岸にある西大分には「かんたん」の地名が残っており、ウォーターフロントの再開発により「かんたんサーカス」がオープンしている。
この湾の展望を提供する施設がある。別府ロープウェイで登れる鶴見岳山頂、十文字原、別府湾サービスエリア、観海寺温泉やラクテンチ、別府タワーやビーコンプラザのグローバルタワーなどのほか、日出城や府内城も展望がかなう位置にある。
沿岸市町.
上記の市町は、大分県の都市計画において「別府湾広域都市圏」の名称で呼ばれている。
生物相.
現在の瀬戸内海でも、現存する藻場や干潟の割合は比較的に大きいとされているが、開発によって大きな影響を受けてきたのも事実であり、閉鎖性が強いことも相まって環境汚染の影響を受けやすく、魚介類などの漁獲量の減少が著しい。
北部の杵築市には貴重な干潟が残る守江湾がある。湾岸にある大分マリーンパレス水族館（うみたまご）には、湾に棲む生き物たちを展示した「別府湾プール」がある。
一村一品に選ばれている特産物として、速見郡日出町の城下かれい（カレイ）、そして同町と杵築市の豊後別府湾ちりめん（カタクチイワシ）がある。
渡り鳥などの野鳥にとっても重要な生息地であり、守江湾の八坂川や大在海岸の河口部の干潟や、別府湾に隣接する臼杵湾の干潟などはシギやチドリの飛来地である。
また、湾口部付近の高島はウミネコやビロウ樹の生息地として大分県の天然記念物に指定されている。