Baltijos jūra – viena jauniausių jūrų pasaulyje. Ji pradėjo formuotis devono periode, tačiau galutinai susidarė tik kvartete, pasibaius ledynmečiams.
Per ledynmečius Baltiją dengė ledynai. Tarpledynmečiais čia taip pat buvo jūra. Atsitraukus paskutiniam ledynui, jūros vandens lygis ne kartą svyravo. Buvo laikotarpių, kai jos vanduo nesusisiekė su vandenynu, dubumoje telkšojo ežeras. Keitėsi jūros kontūrai, jos dydis, pavadinimas. Ir dabartinėje Baltijoje vyksta tektoniniai judesiai. Susidarė tarsi milžiniškos svarstyklės, kurių ašis eina išilgai Suomijos įlankos: Botnijos įlankos dugnas per metus 1 cm pakyla, o pietiniai krantai grimzda. Dėl to reikia ilginti šiaurinių uostų prieplaukas arba gilinti jų prieigas. Klaipėdos apylinkėse Žemės pluta dumba (per metus maždaug 2 mm). Iš lėto leidžiasi, gilėja Danijos sąsiauriai. Kad jūra neužtvindytų pakrantės žemumų, ten krantuose pilami pylimai.
Baltija giliai įsiterpus į Europos žemyną. Nuo Atlanto vandenyno ją skiria Skandinavijos ir Jutlandijos pusiasaliai. Su Šiaurės jūra jungia platūs Skagerako, Kategato bei siauresni Eresuno (Zundo), Didžiojo ir Mažojo Belto sąsiauriai. Daugelis tyrinėtojų gilų Skagerako sąsiaurį priskiria Šiaurės jūrai, o seklesnį Kategatą ir Danijos sąsiaurius – Baltijai.
Jūros plotas (be salų) 422 700 km2. Palyginus su kitomis jūromis, Baltija yra nedidelė, tačiau beveik 6,5 karto didesnė už Lietuvą. Jos ilgis 1800 km. Skersai Baltiją ties Lietuva yra apie 370 km.
Jūra sekli. Vidutinis jos gylis 50 m. Giliausia vieta – Landsorto įdubą (459 m.). Laivybą apsunkina didelės seklumos. Jos ypač pavojingos laivams, kurių grimzlė (laivo dalis po vandeniu) didesnė kaip 6-8 m. Nemaža jūroje salų (Gotlandas, Sarema, Alandų salos, Elandas, Hyjuma, Riugenas, Bornholmas).
Krantai vingiuoti, įvairiose jūros vietose vis kitokie. Suomijos įlankos ir Švedijos pakrantės nubarstytos nedidelėmis ir neaukštomis, uolėtomis salelėmis – šcherais. Pietiniai ir pietrytiniai krantai lygesni, žemi, su plačiais paplūdimiais, vėjo supustytomis smėlio kopomis. Tokie krantai yra ir Lietuvos pajūryje: už plataus paplūdimio visu pajūriu nutisęs 30–100 m pločio, iki 16 m aukščio apsauginis paplūdimio kopų gūbrys. Daugelyje vietų jis sukurtas dirbtinai ar bent paaukštintas, kad toliau esančių sausumos plotų neužpustytų smėlis.
Beveik pusė jūros ploto tenka trim didelėms įlankoms – Botnijos, Suomijos, ir Rygos. Į žemyną įsiterpusios ir mažesnės Gdansko, Hanės įlankos. Pietryčiuose yra lagūnų, vadinamų mariomis: Kuršių marios, Aistmarės. Jas skiria Sembos pusiasalis, garsėjantis didžiausiomis pasaulyje gintaro kasyklomis.
Jūros vandens druskingumas nedidelis, 3 kartus maženis negu Atlanto vandenyno. Gilesnėje vakarinėje jūros dalyje jis siekia 11%o. (%o – promilė; ji rodo, kiek gramų druskos yra ištirpusios 1000-yje gramų jūros vandens), prie Lietuvos krantų 6-8%o, o šiauriausioje Botnijos įlankoje – tik 2%o.