Itämeren tilavuus on noin 21 000 km³ keskisyvyyden ollessa noin 54 metriä. Itämeri on siis mereksi hyvin matala.

Itämerellä on kuitenkin melkoisen suuri valuma-alue eli alue, joilta jokivirtaamat lopulta päätyvät mereen. Valuma-alueen laajuus on lähes nelinkertainen Itämeren pinta-alaan verrattuna - yli 1 600 000 km². Itämereen siis huuhtoutuu lajalta alueelta kuormittavaa ainesta, mikä sitten laimenee melko pieneen vesimäärään. Tämän vuoksi Itämeri on herkkä likaantumiselle.

Itämeren yhteys Atlantin valtamereen on hyvin rajoittunut. Ainoastaan kapeat ja matalat Tanskan salmet yhdistävät Itämeren Pohjanmereen ja sitä kautta Atlanttiin.

Kallioperän painaumana Itämeri on 500 - 600 miljoonaa vuotta vanha - melko vanha muodostuma pohjois-Euroopan kallioperässä. Nykyinen, tuntemamme Itämeri on muodostunut vasta viimeisen jääkauden jälkeen. Noin 8000 vuotta sitten yhteys valtamereen aukesi nykyisten Tanskan salmien kohdalta. Tuolloin yhteys valtamereen oli laajempi ja vedenvaihto oli nykyistä selvästi tehokkaampaa. Maan kohoamisen vuoksi yhteys on madaltunut ja kaventunut.