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유럽권 러시아의 남부에 있다. 케르치 반도와 타만 반도에 의해 남쪽의 흑해와 구분되는 한편, 케르치 해협을 통해 흑해와 통한다. 수심은 가장 깊은 곳이 겨우 14m로 세계에서 가장 얕은 바다이다. 돈·쿠반 강 등 큰 강과 미우스·베르다·오비토치나야·예야 강 등 많은 작은 강들이 아조프 해로 유입된다. 지질학적 역사는 흑해와 관련이 깊다.

아조프 해는 마이오세 중기(1,600만 년 전) 중엽에 광활한 분지의 일부로부터 형성되었으며, 플라이오세 전기(700만 년 전 시작됨)에 흑해와 아조프 해의 기저부가 대양으로부터 분리되었다. 그뒤 카스피 해와의 결합과 분리가 여러 차례 거듭되었다. 제4기(250만 년 전)가 시작되면서 오늘날과 같은 윤곽이 대략적으로 이루어졌으며, 이 시기 말엽에 흑해와 지중해 사이의 결합이 이루어졌다(카란가츠 분지라고 알려진 단계).

아조프 해의 기후는 온화한 대륙성기후이다. 겨울에는 주로 북동풍과 동풍이 내륙으로부터 한냉기류를 동반하고 불어온다. 열대성 저기압이 통과하므로 그 영향으로 혹한과 해빙이 번갈아 나타난다. 안개가 자주 끼며 7월이 가장 따뜻한 달이다.

수문학적(水文學的) 상태는 바다의 대륙적 위치, 기후, 강의 유입, 흑해와의 해수 교환, 바다와 관련된 인간의 활동 등에 의해 결정된다. 담수가 많이 공급되는 관계로 평균염도가 일반적으로 낮지만 케르치 해협을 통한 해수의 순환과 하수 유입의 변화로 몇 년 안에 변화가 생길 가능성이 있다. 아조프 해 서쪽 가장자리에 있는 습지성 작은 만인 시바슈 호는 염도가 높은 것으로 유명하다.

아조프 해류는 시계 반대 방향으로 돌며 흐르지만 바람의 영향으로 가끔씩 방향이 바뀌기도 한다. 바다의 평균수위는 하수의 유입과 해에 따라 33㎝ 정도의 차이가 나며, 간만의 차이는 5.5m에 달한다. 여름에 파도가 잔잔한 날이 오래 계속될 경우 해저의 산소가 산화되어 완전히 없어지며 그로 인해 물고기들이 죽기도 한다.

낮은 수심, 해수의 적절한 혼합 및 일정한 가온(加溫), 강에 의해 투입되는 엄청난 양의 양분 등으로 생물의 번식률이 매우 높다. 수많은 종류의 식물 플랑크톤과 25~30종의 대형 수생식물(水生植物)들이 있다. 꽃식물 가운데는 조스테라가 가장 흔하다. 동물군은 300여 종의 무척추동물과 철갑상어·농어·도미·청어·바다잉어·회색숭어·황어·세마야·메기 등 80여 종의 물고기가 있으며, 정어리와 멸치류가 특히 풍부하다.

많은 화물선과 여객선이 다니지만 수심이 낮은 일부 지점에서는 대양선의 항해가 제한되기도 한다. 쇄빙선의 도움으로 겨울철 항해가 순조롭다. 주요항구로는 타간로크·주다노프·예이스크·베르댠스크 등이 있다.