a oluşan üst akıntılar orkoz ve kuvvetli rüzgârların neden olduğu ters akıntılar dışında genelde kuzeyden güneye doğrudur. Boğaz'ın keskin dönüşler gerektiren kıvrımlı yapısı da bu akıntılara eklenince gemiler için İstanbul Boğazı en zorlu rotalardan biri hâline gelir. Manevra yaparken Boğaz'ın karşı trafik şeridine savrulmak, arkadan gemiyi iten güçlü akıntı nedeniyle hızını alamayıp karaya oturmak Boğaz'daki en yaygın kazalardandır. İstanbul Boğazı'nda kazaya uğrayan gemilerin çoğunlukla Karadeniz yönünden gelenler olmasının nedeni işte bu akıntılardır. Akıntılara karşı zamanında ve yerinde müdahalede bulunulmaması durumunda yer yer kıyıda bile derinliği 10 metre olabilen Boğaz'da gemilerin evlerin içlerine kadar girerek karaya oturması olayları yaşanmaktadır.

İstanbul Boğazı, Karadeniz ile Marmara Denizi'ni bağlayan 29.9 km uzunluğunda bir su yoludur. Boğaz'ın, uluslararası taşımacılık yapılan sulara oranla çok dar ve bir o kadar da kıvrımlı bir yapısı vardır. Boğaz'ın iki yakasının birbirine en yaklaştığı nokta Anadoluhisarı ile Rumelihisarı arasında 698 metredir. En derin yeri Bebek ve Kandilli semtleri arasında 110, ikinci derin yeriyse Arnavutköy ve Vaniköy arasında 106 metredir. Ortalama su derinliği 60 metredir. Derinlik güneyden kuzeye çıkıldıkça artış gösterir.

İstanbul Boğazı'nın girintili-çıkıntılı yapısı hemen her bölgede kendini gösterir. 12 keskin kıvrımı bulunan Boğaz'ın kıvrılma açıları Kandilli açıklarında 45, Yeniköy açıklarında ise 80yi bulur. Boğaz'ın bu kıvrımlı yapısı nedeniyle suyolu uzunluğu ile kıyı uzunluğu birbiriyle aynı değildir. Kara uzunluğu Avrupa yakasında bir uçtan bir uca 55 kilometreyi bulurken, Anadolu yakasında bu uzunluk 35 kilometre kadardır.

Boğaz'ın kıyılarında geniş düzlükler bulunmaz. Yer yer denizin bitiminden birkaç metre sonra yalçın tepeler başlar. Boğaz'ın özellikle Avrupa yakası kıyılarındaki düz alanların çoğu deniz doldurularak elde edilmiştir. İstanbul Boğazı çevresinde yüksekliği 100 metreyi aşmayan çok sayıda küçük yükselti vardır. Boğaz'a bakan en önemli yükselti 252 metre yüksekliği ile Büyük Çamlıca Tepesi ve 216 metre yüksekliği ile Küçük Çamlıca Tepesi'dir.

İstanbul Boğazı ve çevresine egemen iklim türü Akdeniz iklimidir. Yaz mevsimi, kurak ve tropikal hava kütleleri nedeniyle sıcak geçer. Ancak yazlar Türkiye'nin batısında ve güneyinde olduğu ölçüde şiddetli ve uzun süreli değildir. Kış mevsimleri dönemsel olarak ılık ya da soğuk geçebildiği gibi Boğaziçi'nin kimi bölgelerinde yükseklik ve bitki örtüsü gibi etkenlere bağlı olarak iklim özelliklerinde değişiklikler gözlemlenebilir. Boğaziçi'nde yıllık ortalama hava sıcaklığı 13.6 °C ile 13.9 °C arasında değişir. Bölgenin yıl içinde aldığı yağış miktarı ortalaması 672 mm ile 745 mm arasında ölçülür. Boğaz çevresinde bağıl nem oranı ise %70-80 arasında değişir ki, bu da Türkiye'de görülen en yüksek rakamdır. Kimi zamanlarda kutupsal hava kütlelerine bağlı olarak Boğaz ve çevresinde kar yağışlı günler geçebilir.

Boğaz çevresinde soğuk hava nedeniyle don olayları yaşandığına sık sık rastlansa da İstanbul Boğazı'nda suların donması tuzluluk, akıntılar, gemi trafiği ve diğer coğrafi koşullardan ötürü söz konusu değildir. Ancak buna rağmen yakın geçmişte bile kış mevsimlerinde İstanbul Boğazı'nda yüzen büyük buz kütleleri görülmüştür. Halk arasında "Boğaz'ın donması" olarak adlandırılan bu olay geçmişte bazı dönemlerde öylesine yoğun yaşanmıştır ki İstanbul Boğazı'nın yüzeyi tümüyle buz parçalarıyla kaplanmıştır. Bu buz kütleleri Avrupanın iç kesimlerinden geçerek Karadeniz'e dökülen akarsular aracılığıyla Boğaz'a yığılmaktadır. Soğuk geçen kışlarda donan nehirlerden kopan buzlar Karadeniz'de yüzerek Boğaz'a girerler ve Boğaz'ın koylarında, limanlarında birikirler. Yığılan buzlar İstanbul'daki mevcut soğuk hava nedeniyle birbirlerine kaynayınca üzerinde insanların yürüyebileceği sağlamlığa erişir.

İstanbul Boğazı'nda belirli dönemlerde fırtınalar görülür. Bu fırtınaların en yoğun ve şiddetli yaşandığı dönem ocak ayıdır. Fırtınalı günlerin sayısı eylül ayından başlayarak artış gösterir. Fırtınalı dönemlerde Boğaz'da akıntı seyri değişebilir ve bu değişim Boğaz'da ulaşımı zaman zaman sekteye uğratabilir. Sisli günler ise en çok mart ve nisan aylarında görülür. Kar yağışı ve sis nedeniyle Boğaz trafiğe kapatılabilir. Boğaz'da iklimsel ölçümler Kandilli Rasathanesi'nden yapılır. Ancak bu gözlemevinin 114 metre yükseklikte bir noktada yer almasından dolayı bazı ölçümler yapılamamaktadır.

İstanbul Boğazı'nın iki yakası arasında kabaca bir paralellik vardır. Güneyden başlayarak Üsküdar'daki çıkıntı Dolmabahçe'deki girintinin, Ortaköy'deki çıkıntı Çengelköy Koyu'nun, Kandilli Burnu Bebek Koyu'nun, Yeniköy'deki çıkıntı Paşabahçe Koyu'nun karşısında yer alır. Ancak Boğaz'ın her iki yakasında koylar ve burunlar eşit bir dağılım göstermez. Boğaz'daki koylar balıkçı tekneleri ve özel yatlar için en önemli sığınak noktalarıdır. Anadolu Yakası'ndaki çeşitli liman ve koylarda 1653, Avrupa Yakası'ndaki liman ve koylarda ise 1781 adet olmak üzere, İstanbul Boğazı'nda toplam 3434 tekne bulunmaktadır. Bu teknelerin büyük bölümünü balıkçı tekneleri oluşturmaktadır ve bu tekneler genelde Boğaz'ın kuzeyinde yoğunlaşırlar bunun nedeni gezeğen balıkların mevsimsel olarak kuzeydeki koylarda yoğunlaşmasıdır. Boğaz'daki teknelerin, çekek sahalarının dağılımı; Avrupa Yakası'nda Rumelikavağı'nda 74, Sarıyer'de 30, İstinye'de 20 tanedir. Anadolu Yakası'nda ise Anadolukavağı'nda 91, Yalıköy'de 8, Anadoluhisarı'nda 27 tanedir.

İstanbul Boğazı'nın sularının çevrelediği iki kara parçası vardır. Bunlar Salacak açıklarında bulunan Kız Kulesi'nin üstünde olduğu kayalık ada ile Kuruçeşme açıklarında bulunan ve "Galatasaray Adası" olarak bilinen Kuruçeşme Adası'dır.


İstanbul Boğazı'nın Marmara Denizi ile birleştiği bölgede, Salacak semti kıyısına yaklaşık 100 metre uzaklıkta yer alır. Kimi kaynaklarda bu adacık üstünde ilk yapının Boğaz trafiğini kontrol altına almak isteyen Atinalı bir komutanın kurduğu karakol olduğu söylenir.
Kız Kulesi teknik anlamda bir deniz feneri olduğu için Osmanlı döneminde "Fenerler İdaresi"'nin yönetimindeydi. Cumhuriyet döneminde, 1945 yılında Liman Müdürlüğü tarafından devralındı ve 1959 yılında askeriyeye verildi. Son olarak 1982'de Türkiye Denizcilik İşletmeleri'nin yönetimine girdi ve bu dönemde geçici bir süre siyanür deposu olarak kullanıldı. 2000 yılında özel bir işletmeye kiraya verildi ve restoran olarak işletilmeye başlandı. Kız Kulesi, İstanbul sanatında en önemli ögelerden biridir. Kuleye ulaşım her gün belirli saatler arasında Salacak ve Kabataş'tan sağlanır.


Galatasaray Adası ya da resmî adıyla Kuruçeşme Adası, Bebek kıyılarının 165 metre açığında yer alır.

1872'de Sultan Abdülaziz tarafından Sarkis Balyan'a hediye edilen ada, bir dönem "Sarkis Bey Adacığı" olarak anılır. Osmanlı döneminde, ünlü ressam Ayvazovski'nin kaldığı bu ada, 1914'lerden itibaren kömür deposu haline getirildi. Bir süre sonra şehir hatları vapurlarına yakıt sağlayan bir yer oldu. 1957'de Galatasaray Spor Kulübü Başkanı Sadık Giz 150 TL karşılığında adayı satın aldı ve diğer üyelerin hizmetine sundu. 1957-1968 arası, Galatasaray Spor Kulübü Sutopu Şubesi'ne tahsis edildi. 2006'da eğlence yeri ve lokanta işletmecisi Mehmet Koçarslan'a 3 yıllığına kiralandı. İşletmeci, adanın üzerindeki tesislere ""Suada"" adını verdi.

İstanbul Boğazı kıyılarında ilk yerleşim yeri MÖ 685 yılında Megara'dan gelen Yunanların günümüzde tarihî yarımada olarak adlandırılan bölgeye gelmesiyle kurulmuştur. Bu yerleşim yeri günümüze pek çok kez el ve ad değiştirerek gelmiştir. Bunu, yine yakın dönemlerde Dorların Anadolu Yakası'nda günümüzde yerini Kadıköy ilçe merkezinin aldığı Kalkedon kentini kurması izlemiştir. Günümüzde yerinde Üsküdar ilçesinin bulunduğu alanda kurulmuş olan "Skutari" şehri de Boğaziçi'nin en eski yerleşim birimlerinden biridir. Boğaz, ilk çağda Karadeniz kıyısında kurulmuş olan kolonilere ulaşma açısından önemli bir suyoluydu. MÖ 493'te İskit seferine çıkan Pers imparatoru I. Darius İstanbul Boğazı'nı yüzlerce gemiyi yan yana sıralayıp yüzer bir köprü oluşturarak geçmişti. 

Doğu Roma İmparatorluğu kurulduğunda Boğaz kıyısında bu üç şehir dışında önemli bir yerleşme yoktu ve küçük kıyı köylerinde insanlar balıkçılıkla uğraşırlardı. Boğaz çevresinde nüfus arttıkça ve şehirler büyüdükçe Boğaz önem kazanmaya başladı. Özellikle Marmara Denizi, İstanbul Boğazı ve Haliç ile çevrili olan ve güçlü surlarla korunan Konstantinopolis şehri bölgede önemli bir güçtü. Doğu'da Müslümanların ilerlemeleriyle birlikte Boğaz ve kıyıları dönemin çok kutuplu dünyasında kilit bir önem kazandı. Bu dönemde Katolik Avrupa, kutsal sayılan Kudüs şehrini ele geçirmek için Müslümanlar üzerine seferler düzenliyordu. 1204 yılında Konstantinopolis üzerinden gerçekleştirilen dördüncü seferde Katolikler Ortodoksluğun merkezi olan bu şehri ve çevresini de ele geçirdiler ve burada Katolik Latin İmparatorluğu'nu kurdular. Bu olayın ardından Konstantinopolis ve Boğaz, 57 yıl boyunca Latin İmparatorluğu yönetiminde kaldı. Bölgenin egemenliği 1261 yılında Bizans imparatoru VIII. Mihail'in şehri ele geçirmesiyle yeniden Ortodokslara geçti.

Dönem dönem Arapların ve Bulgarların da Boğaz üzerinden akınlar düzenlediği Konstantinopolis'e 15. yüzyıldan itibaren ise Türkler saldırıda bulunmaya başladı. Bu saldırılardan kapsamlı olarak yürütülen ilki, II. Murad komutasındaki Osmanlı ordusunun, 1422 yılında II. Manuil yönetimindeki Bizans İmparatorluğu üzerine yaptığı akındır. Şehri ele geçirmek amacıyla yapılan bu kuşatma Osmanlı Devleti'ndeki iç karışıklıklar nedeniyle Türkler adına başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Konstantinopolis'in düşüşü ancak 1453 yılında II. Mehmed'in kuşatmasıyla gerçekleştirilebilmiştir. II. Mehmed, şehri ele geçirebilmek için önce Boğaz çevresindeki bölgeleri ele geçirmiş, sonra da buradaki mevcut kaleleri güçlendirmiştir. Boğaz'ın en dar noktasına Anadolu Yakası'nda I. Bayezid tarafından yaptırılan hisarın karşısına ise yeni bir kale yaptır