영일만의 면적은 200㎢이며, 남서와 동북방향으로 놓여진 장방형의 형태를 보이고 수심이 30m이하로서 해저는 완만한 경사를 이루고 남북해안은 급경사로 육지에 접해있다.
영일거명 전송기록이 서기 157년부터 나타나고, 고려시대 초기부터 공식 명칭으로 사용하였으며 해돋이, 해맞이란 뜻이 있다.
단층운동으로 형성된 형산강지구대의 북동단에 위치한다. 둥북방향으로 뻗은 태백산맥과 장기갑에서 경주 토함산을 잇는 남서방향의 산계가 본 지역의 남부에 분포하고 있다. 이 두 산계 사이에 남동방향으로 형산강이 영일만으로 유입하여 포항 인근에 넓은 충적지를 형성하고 있다. 해안선이 단조롭고 만의 배후에는 형산강 하구에 발달한 포항평야가 있는 것이다. 이로 인해 영일만이 함몰하고 하천수가 영일만으로 유입이 잘 된다. 만구는 북동쪽으로 열려 있다. 만외 수심은 약 200m이고 외해로 갈수록 수심의 경사가 매우 급한 해저지형을 나타낸다.
너비는 약 10㎞, 만입은 약 12㎞에 달하며, 수심은 해안에서 1∼2㎞ 지점까지는 10m 정도이고, 만구에서는 16∼19m 정도이다. 기후는 대체로 해양성기후의 특색을 나타내나 한서의 차가 커 겨울에는 기온이 최저 -15℃ 이하까지, 여름에는 최고 35℃ 이상까지 오르내리는 때도 있다.
내만에는 경상북도 유일의 개항장이자 중공업도시이며, 수산도시인 포항이 있다. 포항시는 1967년 영일만으로 흘러들어가는 형산강 하구 일대가 종합제철공업지역으로 설정됨에 따라 본격적인 동남해안공업벨트 지역의 거점도시로 개발되기 시작하였다.
당시는 연간 900만t이었으나 지금은 연간 1200만t의 제철 능력을 갖춘 중공업지대로 성장하게 되었다. 영일만 동쪽에 자리잡은 포항공업기지는 270만평으로 제2제철소인 광양제철소에 이어 세계 2위의 종합제철소이다.
관련산업인 금속·기계부품업체의 공업단지가 입지하고 있으며, 제철·금속·기계공업이 계열화된 하나의 중화학공업 콤비나트를 형성하고 있다.
영일만의 내만 깊숙한 곳에는 1940년에 현대적인 해수욕장으로 개설된 송도해수욕장이 있었으나 현재 폐장된 상태이다. 폐장된 송도해수욕장은 2㎞에 달하는 반달모양의 사주로 된 해빈이며, 방풍림으로 조림된 해송·측백나무가 울창한 숲을 이루고 있다.
태풍 매미 및 나비가 영일만에 내습했을 때는 해빈 지형의 변화가 일어났다. 나비가 내습하였을 때 최대 60%이상의 해안선 변화가 있었다. 영일만 내에서 북방파제 건설로 인한 영향은 미약한데 그 이유는 구조물이 물의 흐름과 같은 방향으로 건설되었기 때문이다.
2009년 8월에 포항 영일만항이 1단계로 준공 및 운항을 시작하였다. 앞으로 배후 산업단지도 추가로 조성할 예정이어서 세계적 수준의 경쟁력을 갖춘 환동해 사업의 중심항이 될 전망이다.
영일만 연안은 인구 밀도가 높은 대도시 지역에 인접하고 공단 지역이 밀접한 곳이다. 포항항내 구항·신항·영일만항 등이 위치하고 있다. 영일만 지역은 형산강을 통해 오·폐수가 유입되어 수질보존대책이 요구된다.