Коктебельский залив относительно глубоко вдается в сушу и ограничивается с запада причудливыми пиками Карадага, с востока – узким гребнем мыса Хамелеон. Окружают залив мягкие очертания пустынных холмов, с востока оформившихся в две параллельные гряды – Биюк-Енышар и Кучук-Енышар.

С запада Коктебельский залив замыкает далеко выдающийся в море мыс Мальчин («Пастуший»), произносится с ударением на «и». На некоторых картах Крыма мыс обозначен как «Мальчик». Это опечатка.