En la parte septentrional está atravesado por el Paralelo 43° del hemisferio norte.
Geográficamente, está delimitado al norte por los modestos promontorios de Poggio San Leonardo, mientras al sur está cerrado por la Torre di Baratti, que precede los apéndices septentrionales del Promontorio di Piombino de los cuales lo domina el centro medieval de Populonia.
La ensenada se caracteriza por un litoral arenoso, más extenso en la parte centro-septentrional del golfo, que tiende a reducirse notablemente hacia el extremo meridional donde surge el atracadero turístico del Porto di Baratti.
En el sotobosque son presentes numerosos arbustos de la maquia mediterránea.
En la parte meridional, el pinar deja espacio a otros tipos de vegetación, aunque en general puede reconducirse al típico ecosistema mediterráneo.