荷兰人命名，原文为“Noord Zee”，意为“北边的海”，与其南方的须德海相对应。
大西洋东北部边缘海。位于大不列颠岛、斯堪的纳维亚半岛、日德兰半岛和荷比低地之间。北海西以大不列颠岛和奥克尼群岛为界，北为设得兰群岛，东邻挪威和丹麦，南接德国、荷兰、比利时、法国，西南经多佛尔海峡和英吉利海峡通大西洋。北部以开阔水域与大西洋连成一片，东经斯卡格拉克海峡、卡特加特厄勒海峡与波罗的海相通。海区南北长965.4千米，东西宽 643.6千米，面积57.5万平方千米。位于西欧大陆架上，除靠近斯堪的纳维亚半岛西南端有一平行于岸线的宽约28～37千米，水深200～800 米的海槽外，大部分海区水深不超过100米 ，南部浅于40米，英格兰北面外海有很多冰碛物构成的沙洲 、浅滩，其中面积达650平方千米的多格浅滩水深仅15～30米，是世界著名的浅海之一。
位居高纬度，常年盛行西风，又有北大西洋暖流调节，冬季不结冰，夏季气温不高。2月平均气温为0～5℃，8月平均气温为15～17℃。年降水量比较多，北部达1000毫米，南部为600～700毫米，季节分配均匀。属温带海洋性气候。同时北海又处于极锋南北徘徊位置，气旋活动频繁，尤其冬季（11月～次年3月）经常发生风暴，并可形成高达数米、甚至10米多的风浪，往往使海区南部的荷兰、丹麦、比利时和英国等沿岸地区遭受风暴潮袭击，给人民生命、财产造成危害。北海近表层海流是气旋型环流，底层则不很规则，在设得兰群岛附近流速较强，中部减弱，一般不超过35厘米/秒。北海潮流较大，在开阔海区潮流流速为1～1.5米/秒，多佛尔海峡为2.5米/秒，设得兰群岛附近有时达5米/秒。北海表层水温2月最低，8月最高。受海流特别是北大西洋暖流影响，冬季西北海区水温为7.5℃，而东南海区为2℃；夏季则相反，西北海区为13℃，东南海区为18℃。
北海，大西洋东部的一个海湾，西面部分地以英格兰、苏格兰为界，东面与挪威、丹麦、德国、荷兰、比利时和法国相邻，南部从法国海岸的沃尔德灯塔，越过多佛尔海峡到英国海岸的皮衣角的连线为界；北部从苏格兰的邓尼特角，经奥克尼和设得兰群岛，然后沿西经0°53′经线到北纬61°，再沿北纬61°纬线往东到挪威海岸的连线为界。北海南部经多佛尔海峡与大西洋相通；北部，经苏格兰与挪威间的缺口，与大西洋及挪威海相接；东部，经挪威、瑞典、丹麦之间的斯卡格拉克海峡和卡特加特海峡，与波罗的海相通。北海，长约965公里，北部宽为580公里。总面积为60万平方公里，平均水深为91米，容积为15.5万立方公里。该海区内几个岛屿共占面积为的73平方公里。
北海被认为是陆缘海，即它的整个构造海盆都在大陆（适与大洋性的相反）地壳上。该海盆，在某种程度上，是一个地槽（长条沉积矿床的位置），从前至少有两次褶皱成山脉。每一次，这些山脉都被冲刷走，只留下英格兰与大陆之间的浅盆。大约在2.3亿年前，北海周围的陆地都是沙漠，由于蒸发量大，从北方流入的水有限，形成了巨大的蒸发岩沉积。现在，在北海海底和德国、丹麦发现的盐丘和构造，就是这些蒸发岩的代表。北海海底构造形成的历史，与北海及其邻近国家现正在开发的广阔油田有直接的联系。
当然，北海的海底都属陆架。该海的南半部是水深为40米的海台。海底逐渐向北倾斜，到设得兰群岛以西陆架边缘，水深达183米左右。绕过挪威南端到陆架边缘以外，为一罕见的海峡（挪威海峡），其深度约为600米。一些海洋学家认为该海谷是大陆冰川冲刷形成的。还有其它末次冰期（11000～8000年前）的残迹，那就是海平面低水位和冰川冰碛时遗留下来的河谷状的切割（所谓冰川冰碛，就是当冰川融化时，沉积物在冰川前沿进行堆积）。英国和丹麦之间的多格尔沙洲就是一个例子，其水深仅13米。海底沉积物主要为冰川砾石、沙和粉沙。其中粉沙到处都有，这是由于受流和浪的作用，重新被搬运的缘故。
北海的水环流，同时受北来的大西洋水和东来的波罗的海水的影响，而从南部多佛尔海峡流入的水则非常少。大部分海水来自北大西洋海流，沿奥克尼和设得兰群岛近岸南流。到南部后转为反时针方向，并沿挪威海岸流出，成为波罗的海海流。表层水温，2月为2～7℃，8月为11～17℃。盐度随地区、季节而不同。由于大陆江河（莱茵河、易北河、威悉河、埃姆斯河和斯海尔德河）流入大量淡水，在挪威、丹麦、荷兰和德国等沿岸水域，即使冬季不太冷，也都结冰。而西部，由于入海淡水较少，并受北大西洋海流的影响，即使是严冬也无冰。
北海是世界上四大渔场之一，鲜鱼的产量占世界的一半，附近各国沿海人民均以渔业为主要工业。1958年，北海海底被英国、荷兰、德国、丹麦和挪威瓜分成几个油、气的勘探和开发区。第一个天然气井和油井已分别于1959年和1969年投产。北海现已探明的石油贮藏量为230亿桶，是世界第九个最大油田。 在地质史上第三纪上新世(约250万年前)，多格滩(Dogger Bank)以南的北海海盆原为欧洲大陆的一部分。是时，莱茵河在今日伦敦北面约400公里处入海。第四纪更新世200万年间经历数次冰盖进退，最大的一次冰期，从泰晤士河口至荷兰海岸一线以北的海盆完全被冰所覆盖。大约在西元前6000年，冰盖消融、海域扩张淹没了不列颠与法国之间的陆桥，该岛乃与大陆分离。现在北海海岸大约在3,000年前方才形成。
地质史上第三纪时期（距今约6000万年），北海地区缓慢下沉。上新世末（距今约250万年），今天多格浅滩以南的北海海盆原为欧洲大陆的一部分。当时古莱茵河（古泰晤士河等为其支流）在今天伦敦以北 400公里处注入北海。第四纪更新世（距今约200万年），经历数次冰盖进退，从泰晤士河口到荷兰海岸一线以北的海盆完全被冰覆盖。约在公元前6000年，冰盖消融、海域扩张，淹没了大不列颠岛与法国之间的陆桥。目前北海轮廓约在3000年以前形成。