Bukta er sirkelformet, 110 kilometer lang og 130 kilometer bred. Dybden ved innløpet er 55 meter, ellers i bukta stort sett mindre enn 50 meter, med mange sandbanker på 2–3 meters dybde. Flere mindre elver munner ut i bukta. Tsjosjskajabukta har innløp fra nord, mellom Kapp Mikulkin i vest og Barminneset i øst. Kysten i sør er lav og sandete, mens den i øst og vest er høyere med enkelte klipper.