Havet avgrenses i vest av Kolgujevøya, i øst av kysten av Vajgatsjøya og Jugorskijhalvøya, og i nord av sørkysten på Novaja Semlja. Petsjorahavets utstrekning er rundt 400 km øst-vest og 180 km nord-sør, og det dekker et areal på rundt 80 000 km².