Phường Đồng Hải nằm ở phía đông thành phố Đồng Hới, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Bảo Ninh với ranh giới là sông Nhật Lệ
• Phía tây giáp phường Đồng Phú
• Phía nam giáp phường Đức Ninh Đông và phường Phú Hải
• Phía bắc giáp phường Hải Thành.

Phường Đồng Hải có diện tích 1,93 km², dân số năm 2019 là 5.957 người[1], mật độ dân số đạt 3.087 người/km².