Тугурский залив расположен в юго-западной части Охотского моря, к западу от п-ова Тугурского.
На севере Тугурский залив выходит в Шантарское море. Его входными мысами являются мыс Берсеньева на востоке и мыс Большой Лангранда на западе. Ширина Тугурского залива на входе по линии этих мысов 58 км.
Западный берег залива идет по меридиану на протяжении 50 миль. Восточный берег, являясь западным побережьем п-ова Тугурского, более извилист, от входа его линия идет на юго-запад, здесь, по линии мысов Носорог и Большой Лангранда. залив сужается до 9,5 миль, затем далее на юг вновь расширяется до 18 миль в своей южной части, образуя полузамкнутый бассейн, в крайние юго-западную и юго-восточную части которого впадают реки Тугур и Эльшкан.
Берега северной части Тугурского залива от входа до 54° с. ш. высокие, скалистые и обрывистые. Низменные участки встречаются здесь лишь в вершинах бухт. В южной части залива преобладают низменные берега и невысокие песчаные обрывы. Берега южной части изрезаны значительно меньше, чем северной. Восточный и южный берега зал. Тугурского покрыты смешанным лесом. Здесь растут ель аянская и лиственница даурская, березы каменная и белая, осина, ива, тополь; в поймах — ольха и жимолость. Южная часть западного берега в тех местах, где к морю подходят склоны гор, также лесиста. К северу крутые склоны гор в нижней части покрыты кустарником, в верхней — большей частью безлесные.
С октября по апрель здесь преобладают ветры юго-западного и южного направления, а с мая по сентябрь — северо-восточного, со скоростью 1,5-2,5 м/с. В этот период увеличивается повторяемость штиля, составляющая в целом 30-40 %. Весной и в начале лета часты интенсивные туманы. С июля дуют сухие ветры и туманы становятся реже. В августе туманов уже не бывает, дни стоят ясные, солнечные с небольшими ветрами. Средняя температура воздуха в зимние месяцы колеблется от -15 до -21° С. а в летние — от 7 до 15°С; средняя температура воды в зимние месяцы от -1,6 до -1,1°С, в летние — от 5 до 14°С.
В зимние месяцы удельный вес воды 1,0243-0,0249; соленость — 31,82-32,60%0, в летние — соответственно 1,0217-1,0226 и 28,41-29,60%.
Глубины посредине входа в Тугурский залив 20-22 м. К югу от входа они постепенно уменьшаются и в середине наиболее узкой части составляют 12-16 м. Дно северной половины залива относительно ровное, от западного берега оно сравнительно полого опускается к восточному, где резко поднимается к побережью. В южной части залива глубины постепенно уменьшаются по мере продвижения с севера на юг и на параллели 54° с. ш. не превышают 12 м; далее на юг идет более резкое падение глубин и уже в 2,5 милях от берега они едва достигают 3,5 м.
Вершина залива изобилует осыхающими отмелями. Дно в южной половине залива от середины довольно равномерно поднимается ко всем берегам. Наибольшие мелководья имеются в районах устьев рек Эльшкан и в особенности Тугур. Грунт в северной части Тугурского залива почти всегда галечный, изредка дно каменистое и как исключение попадается песок и ил. В южной части залива грунт преимущественно галечный, дно иногда неровное: можно заметить борозды, образующиеся под влиянием приливоотливных течений.
Приливы в Тугурском заливе неправильные полусуточные. В течение суток наблюдаются две полные и две малые воды, следующие одна за другой; однако как полные, так и малые воды сильно различаются по высоте вследствие суточного неравенства, причем высоты двух смежных малых вод обычно больше различаются, чем двух смежных полных. Абсолютная амплитуда прилива в северной части зал. Тугурский до 4-5 м. в южной — до 6 м. Приливоотливные течения в Тугурском заливе достигают значительных скоростей, в северной части залива они составляют 3-4 узла, постепенно снижаясь до 1,5 узлов в вершине залива. В районах у выступающих в море мысов течения производят водовороты и сулои. Сулои можно встретить в любом месте залива. Отливные течения по силе и продолжительности несколько значительнее приливных.
Льдообразование в заливе начинается в конце октября-начале ноября. Сначала лед появляется в южной части залива, более защищенной от ветров, затем покрывает весь залив. Вскрытие происходит в конце мая, и лед выносится преобладающими по силе отливными течениями в расположенное севернее Шантарское море. Тугурский залив очищается от льда раньше, чем Шантарское море, которое бывает забито дрейфующими льдом, приносимым с Охотского моря, всю первую половину лета.