北海，長約965公里，北部寬為580公里。總面積為60萬平方公里，平均水深為91米，容積為15.5萬立方公里。該海區內幾個島嶼共佔面積為的73平方公里。
地質
北海被認為是陸緣海，即它的整個構造海盆都在大陸（恰與大洋性的相反）地殼上。該海盆，在某種程度上，是一個地槽（長條沉積礦牀的位置），從前至少有兩次褶皺成山脈。每一次，這些山脈都被沖刷走，只留下英格蘭與大陸之間的淺盆。大約在2.3億年前，北海周圍的陸地都是沙漠，由於蒸發量大，從北方流入的水有限，形成了巨大的蒸發巖沉積。在北海海底和德國、丹麥發現的鹽丘和構造，就是這些蒸發巖的代表。北海海底構造形成的歷史，與北海及其鄰近國家現正在開發的廣闊油田有直接的聯繫。
當然，北海的海底都屬陸架。該海的南半部是水深為40米的海台。海底逐漸向北傾斜，到設得蘭羣島以西陸架邊緣，水深達183米左右。繞過挪威南端到陸架邊緣以外，為一罕見的海峽（挪威海峽），其深度約為600米。一些海洋學家認為該海谷是大陸冰川沖刷形成的。還有其它末次冰期（11000～8000年前）的殘跡，那就是海平面低水位和冰川冰磧時遺留下來的河谷狀的切割（所謂冰川冰磧，就是當冰川融化時，沉積物在冰川前沿進行堆積）。英國和丹麥之間的多格爾沙洲就是一個例子，其水深僅13米。海底沉積物主要為冰川礫石、沙和粉沙。其中粉沙到處都有，這是由於受洋流和浪的作用，重新被搬運的緣故。
洋流
北海的水環流，同時受北來的大西洋水和東來的波羅的海水的影響，而從南部多佛爾海峽流入的水則非常少。大部分海水來自北大西洋暖流，沿奧克尼和設得蘭羣島近岸南流。到南部後轉為反時針方向，並沿挪威海岸流出，成為波羅的海的洋流。表層水温，2月為2～7℃，8月為11～17℃。鹽度隨地區、季節而不同。由於大陸江河（萊茵河、易北河、威悉河、埃姆斯河和斯海爾德河）流入大量淡水，在挪威、丹麥、荷蘭和德國等沿岸水域，即使冬季不太冷，也都結冰。而西部，由於入海淡水較少，並受北大西洋暖流的影響，即使是冬季也無冰。
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