Essa baía é ampla e considerada uma das mais abrigadas do mundo, devido ao espaço estreito de sua barra, com 1.600 metros. Possuindo uma área aproximada de 400 quilômetros quadrados e profundidades além de 40 metros, em sua margem oeste, localiza-se a cidade do Rio de Janeiro com seu porto; na leste, a cidade de Niterói; na parte norte, junto à Ilha do Governador, encontra-se um dos principais terminais petrolíferos do país. Em ambas as margens, estão os grandes estaleiros que constroem e que reparam embarcações. A baía é ladeada por dois morros, que constituem uma proteção natural e são elementos importantes para contar a história da cidade do Rio de Janeiro, fundada em 1565.
Com a finalidade de proteger a boca da baía, garantindo a posse efetiva das terras definidas pelo Tratado de Tordesilhas, os portugueses construiriam, na entrada de sua barra, a Fortaleza de Santa Cruz e a Fortaleza de São João. Além dessas, com a mesma finalidade, no século XVIII, foi erguida (mais para dentro da baía) a Fortaleza de Lage. Formatava-se um triângulo de segurança, pretendendo proteger a cidade e seu porto.
Testemunha de séculos da História do Brasil e do Rio de Janeiro, a bacia hidrográfica da Baía de Guanabara compreende 35 rios, que nela deságuam, e 53 praias. Ela, que era (e ainda é) o principal acesso à cidade, impôs sua importância como ponto fundamental para a movimentação da economia. Com o crescimento de outros centros urbanos no entorno da região, seu traçado original aos poucos foi sendo tragado. A ocupação irregular, os aterros e, principalmente, a poluição contribuíram para a alteração do desenho natural. Porém, ainda hoje, seu ecossistema sobrevive ao impacto dos desordenados processos de ocupação.