Zatoka znajduje się w strefie w klimatu pustynnego, a więc bardzo suchego. Dodatkowo jest mocno odcięta od wpływu oceanu. Bariera
hydrograficzna, powstała przez wypływanie wód głębinowych w cieśninie Hormuz, bardzo ogranicza
połączenie wodami powierzchniowymi z Oceanem Indyjskim. W Zatoce Perskiej występują umiarkowanie silne pływy o zasięgu do
kilku metrów. Minimalny napływ słodkiej wody występuje tylko na północnym krańcu Zatoki. Rzeki: Tygrys, Eufrat
i Karun płyną tylko przez część roku i przynoszą tylko minimalną ilość drobnoziarnistego materiału terygenicznego do basenu.
Dno morza jest wyraźnie asymetryczne, z osią głębokości (mniej niż 100 m) równoległą i bliższą irańskiemu wybrzeżu zbiornika.
Rozległa południowo - wschodnia, płytka część Zatoki (około 200 km szerokości) nazywana Wielką Ławicą Perłową. Głębokość
waha się tu między 10 a 50 m. Powierzchniowe zasolenie wynosi około 3,9 do 4,0%. Zasolenie wzrasta nieznacznie wraz z głębokością, w poprzek
szelfu. Tektonicznie w swojej osiowej części Zatoka Perska jest obszarem granicznym między stabilnym skłonem tarczy arabskiej
i tektonicznie mobilną, irańską strefą fałdową (góry Zagros). Zatoka leży na szelfie, którego skłon odnajdujemy dopiero w dnie Zatoki Omańskiej.
Ten płytki obecnie szelf, najprawdopodobniej był odsłonięty ponad poziom morza podczas późnoplejstoceńskiej regresji morskiej.
W południowo wschodniej części Zatoki topografia dna jest uwarunkowana przez skierowane na zachód kuesty (progi) z warstw Eoceńskich i Mioceńskich
oraz przez Plejstoceńskie zjawiska krasowe oraz tarasy. Regionalne nachylenie jest jednak niewielkie - mniejsze niż 0,5 m/km więc powierzchnia dna jest
zasadniczo płaska. Zatoka erozyjna na południowy - wschód od Półwyspu Katarskiego (wybrzeża Abu Dhabi - Dubai - Sharia) charakteryzuje
się cienką warstwą różnych osadów węglanowych. Nieznaczne obniżenia dna zawierają osady mułu węglanowego; wyższe obszary zawierają łachy
wapieni ziarnistych z bioklastami (głównie z fragmentami bivalvi), wapienie mułowe - mikrytowe, i koralowcowo-glonowe wapienie ziarniste.
Wapienie ziarniste podlegają współcześnie cementacji na dnie morza.