地中海位于欧、亚、非三洲之间，四周被大陆团团环抱，是世界上最大的陆间海。地中海东西长3800千米，南北最宽的地方为1800千米，面积250.5万平方千米，平均深度约1500米，海水总体积为375万立方千米。
地中海水平轮廓曲折，多半岛、岛屿、海湾和海峡。地中海北部被南欧三大半岛分割成爱琴海、亚得里亚海和利古里亚海。一般以亚平宁半岛、西西里岛到突尼斯一线为分界，将地中海分为东地中海和西地中海两部分。
东地中海有爱琴海、亚得里亚海、爱奥尼亚海，面积比西地中海大两倍。海底崎岖不平，深浅悬殊。爱奥尼亚海东南部深达4594米（又说5121米），是地中海最深的地方。爱琴海是世界上岛屿最多的海，无怪它的名称也是“多岛海”的意思。西地中海有利古里亚海和第勒尼它海。
地中海地区是“地中海式气候”的典型区，这里冬暖多雨，夏热干燥，气候独特，盛产葡萄、柑橘、油橄榄、椰枣、无花果等。
地中海蒸发作用旺盛，蒸发量大大超过雨水和河流的补给，表面水的平均含盐量为37％，东部海域可高达396％。每年被蒸发掉的海水超过4000立方千米，而每年由雨水、河流返回地中海的淡水只有500立方千米。如果按照这种速度蒸发，那么1000年以后的地中海就会变干涸。
据估计，地中海一年内因蒸发失掉的水分，可使海面降低1.5米。由于海面降低，东西部含盐量的差异，大西洋与地中海之间，产生了有规律的海流。含盐量比地中海低的大西洋海水，从表层向东流入地中海，含盐较高的地中海水下沉，从下层流入大西洋。这两股方向相反的海流约在100米深处分界。上层水流量为175万立方米/秒，下层为168万立方米／秒，流量相差7万立方米/秒。每年从直布罗陀海峡补偿到的海水达3500立方千米，从而使地中海水面能维持相对稳定。地中海东部通过土耳其海峡同黑海之间也进行着类似的水体交换，但是规模小得多。
地中海的自然资源以海盐和石油、天然气最重要，水产以金枪鱼、沙丁鱼、龙虾、贝类等为主。由于地中海海水缺少磷酸盐和硝酸盐等营养盐类，不利于鱼虾生产，渔业远不如盐业重要。地中海地区的亚热带风光，多山的奇景，是世界著名的旅游区。
地中海的地理位置在交通和战略上的意义远远大于其经济意义。它的西部以一条长90千米、宽14千米～43千米的直布罗陀海峡同大西洋相通；东部经过达达尼尔海峡、马尔马拉海、博斯普鲁斯海峡同黑海相通。1869年，随着苏伊士运河的开凿，地中海一跃而成为世界最繁忙的海路。从西欧到印度洋，通过直布罗陀海峡、地中海、苏伊士运河、红海这条捷径，要比绕道非洲南部好望角航路要节省路程1万千米以上。
地中海是属于喜马拉雅——地中海地震带，火山和地震活动频繁。据地质学家研究，地中海是古特提斯洋的残存水域，它并不是像现在那样的陆间小海，而是位于两大古陆间的大海。特提斯洋东西长约12000千米，南北宽约几千千米，它的北面是劳亚古陆（包括欧洲、亚洲和北美洲），北面是岗瓦纳古陆（包括亚洲、印度、澳大利亚、亚洲和北美洲）。后来，由于非洲大陆和印度大陆不断向北漂移，古地中海被缩得越来越小，最后成为现在的“陆间海”。大海海底的巨厚沉积物，由于陆块相撞挤压褶皱，形成了高峻的阿尔卑斯山脉和喜马拉雅山脉。
不久前，人们发现，今日碧波翻滚的地中海，600万年前竟然是一个黄沙遍野、干涸无水的深渊。1960年，地质学家曾用声波探测法探测了地中海海底的沉积层，发现海床的许多处海底软泥之下出现了硬的沉积层，类似于盐弯隆。1970年8月，一个国际科学家小组乘坐“格洛玛挑战者”号，来到地中海上，在不同水域下钻了许多深孔，取得了大量深度在300米以上的海底岩心。例如在钻探西班牙马塞罗那港东南约160千米的海底时，采得一种神秘的沙砾层样品。它露出了神秘的线索，通常海床上的沙砾层都含有自陆地来的矿物，但这些样品不仅没有这样的矿物，而且像出于干旱地区。更令人惊奇的是，当钻探继续进行时，在地中海多处海底钻到了许多种蒸发矿，其中最典型的是无水石膏，也钻出了普通的的食盐，有一块样品上有龟裂痕。经过对钻取的蓝青藻及蒸发矿样品的鉴定，确定距今600万年前，地中海曾经是一个赤日炎炎的干旱地区，由于海水大量蒸发，它最后才沦为浩瀚的沙漠。
地中海是怎样干涸的呢？意大利米兰大学古生物学家奇塔通过对地中海海盆中一些化石的研究，找到了一个比较确切的答案。原来，在第三纪末期，地中海的海水是从直布罗陀海峡流入的。但是，到了更新世晚期，由于地壳运动抬升把海峡封闭了，从而断绝了大西洋海水的流入，使地中海成了大陆中的咸水湖。在强烈的太阳光照射下，海水迅速蒸发。随着海平面的下降，海水的矿化度越来越高，鱼类及其他海洋生物大量死去。经过漫长的地质年代，成了今天见到的化石。在地中海逐渐干涸的过程中出现过一些陆桥，大批非洲动物北上，河马通过直布罗陀进入了南欧大地；隐居在沼泽中的河马，也沿着干涸了的海底，在塞浦路斯岛下留足迹。大约经历了1000多万年时间，面积近30万平方千米的地中海便消失了，成为一个荒凉死寂的深谷。昔日的海岛和火山，成为眼前的高山峻岭；过去隐藏水下的大陆坡，成了陡峻的峭壁。大约100万年后，海水又回来了。直布罗陀海峡，被浸蚀成为一个缺口，大西洋海水排山倒海地倾入这深达千米以上的大海盆。声如雷鸣，震天动地。据估计，这股水流超过维多利亚瀑布宽度100倍，而等于现今尼亚加拉瀑布水量的1000倍。纵然是这么巨大的一般水流，也历时百年才重新注满了地中海。曾经一度沦为沙漠的地中海，又成为波涛万顷的海洋。