Геленджикская бухта представляет собой депрессию, заполненную водой во время голонценовой трансгрессии. Ее берег сложен частично глиной и суглинком, частично - песком, частично - флишевыми толщами. Объем Геленджикской бухты 75 х 106 м3. Время полной смены воды в бухте от 0,6 до 6 суток.
Функционирование Геленджика как приморского курорта немыслимо без использования его природного потенциала, и в то же время уникальный природный комплекс территории находится под прессом ряда антропогенных факторов, ухудшающих экологическую обстановку. Основным источником загрязнения морской воды являются угодья сельскохозяйственных предприятий, в том числе виноградники, которые много лет подряд обрабатывают медьсодержащими соединениями и пестицидами. Многие хозяйства расположены в санитарно-охранной зоне курорта, а т.к. в некоторых местах в силу исторических
обстоятельств отсутствует какая-либо буферная зона, новая застройка серьезно угрожает целостности уникальных экосистем бухты.
Одной из причин загрязнения моря является отсутствие очистки ливневых стоков во всех населенных пунктах курорта. После ливней в Геленджикской бухте значительно повышается уровень загрязняющих веществ и микрофлоры.
Экологическое состояние прибрежной зоны курорта Большой Геленджик и Геленджик-ской бухты изучено наиболее полно из всей акватории черноморского побережья России. Геоэкологические исследования Геленджикской бухты начались в 1979 году, а последние 10 лет научно-исследовательский центр «ЮЖМОРГЕОЛОГИЯ» проводит систематические комплексные исследования, включающие гидрологический и гидрохимический анализ, изучение потока загрязнителей - тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, фенолов, поверхностно-активных веществ, полициклических ароматических углеродов.
Несмотря на то, что фактически все из перечисленных выше загрязняющих веществ присутствуют в водах бухты, содержание большинства из них много меньше ПДК. Превышение предельно-допустимой концентрации наблюдается лишь по фенолам (в 2-3 раза больше ПДК) и нефтепродуктам (в районе Морского порта содержание нефтепродуктов в водах превышает ПДК в 1.65 раз). Гидрохимические параметры не показывают ограничений использования вод бухты в рекреационных и рыбохозяйственных целях. Самоочищающий потенциал моря и бухты не вполне стабилизирован, что исключает дополнительные техногенные нагрузки на бухту и возможность ее иного хозяйственного использования, кроме как рекреационного. Основой самоочищающей способности вод бухты является высокое содержание кислорода, достаточно активный водообмен с морем, высокая биомасса планктона. Богатое видовое разнообразие бентоса и количество животных на единицу площади в бухте свидетельствует об отсутствии хронического загрязнения осадков, связанного с антропогенным фактором.
В общем и целом экологическое состояние Геленджикской бухты благоприятное.