Mezenbukta er 105 kilometer lang og 97 kilometer bred. Bukta dekker et areal på 6 630 km². Dybden er fra 5 til 25 meter. Tidevannsforskjellene i Mezenbukta er på opptil 10 meter og er de største i Kvitsjøen. Bukta fryser over om vinteren, men isen blir ofte brutt opp av tidevannet.