Cu o lungime de 7,5 km și o lățime de 2,5 km (aproximativ 1900 de hectare), lacul Siutghiol este separat de mare printr-un cordon litoral de 300 metri lătime, pe care a luat naștere plaja Mamaia. In zona țărmului Mării Negre fundul mării este alcătuit numai din nisipuri de plajă, care au grosimi ce variază între trei și patru metri. Nisipurile sunt amplasate peste depozitele argiloase care se extind pe restul fundului lacului.
 
În partea de vest a lacului, către localitătile Palazu Mare și Caragea, se află o mică insulă formată din depozite de vârstă cretacică. În partea de sud a lacului Siutghiol se află lacul Tăbăacaria. Ambele lacuri contin apă dulce, care deversează în mare în vecinătatea institutului de cercetari oceanografice. Atat pe marginea vestică, dar și pe fundul lacului, există numeroase izvoare de apă dulce. Pe lac se practică sporturi nautice precum schi nautic sau yachting. Lacul Siutghiol are o insulă calcaroasă, Ovidiu, cu o suprafață de 2 ha, pe care este amplasat un restaurant.