Vũng Rô nằm tiếp giáp với biển Đại Lãnh thuộc vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa. Vịnh Vũng Rô có diện tích 16,4 km² mặt nước, được 3 dãy núi cao che chắn là Đèo Cả, Đá Bia và Hòn Bà từ 3 phía Bắc, Đông và Tây. Phía Nam vịnh là đảo Hòn Nưa cao 105 m như 1 pháo đảo canh gác, trên đảo có ngọn đèn biển lớn.

Ven bờ biển Vũng Rô có nhiều bãi cát vừa và nhỏ. Một số bãi đẹp như Bãi Chùa, Bãi Bàng, Bãi Lau. Trong lòng vịnh có nhiều loại tôm cá trú ngụ. Dưới đáy biển còn có nhiều loại san hô rất đẹp và độc đáo.