Boğaz'ın kıyılarında geniş düzlükler bulunmaz.

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 45o, Yeniköy açıklarında ise 80oyi 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 geçebilir. Kimi zamanlarda kutupsal hava kütlelerine bağlı olarak Boğaz ve çevresinde karlı 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 Avrupa kıtasının 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 koylarda, 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 göstermeye başlar. 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.