莫桑比克海峡内的水深大多在2000米以上，最大深度超过3500米，莫桑比克海峡的深度在所有的海峡中排名第三。据地质学家研究，约在1亿多年以前，马达加斯加岛是和非洲**连在一起的。后来在东非地壳运动时发生断裂并与非洲**分离，岛的西部下沉，形成的巨大地堑海峡，才形成了这条又长又宽的海峡。

独特的海峡地理结构与当地的气候环境，使得海峡地区盛产硅藻类生物。海峡两侧陆架狭窄，陆坡陡峭。海底由戴维海岭、莫桑比克海盆、马达加斯加边缘台地和科摩罗海盆组成。戴维海岭纵贯海峡中部。海岭的西南面为莫桑比克海盆，因有戴维海岭的屏障，海盆北部沉积物较厚，南部则较浅。海峡底部的沉积物随地形而不同。东西两侧陆架以沙为主，从陆架往外到2000米等深线处,以粉沙为主，中部2000米以上的深海主要为粉沙质粘土。

海峡地区冬季盛行东北风，夏季时盛行东南风。在偏东风作用下，印度洋的南赤道暖流西流遇非洲**后自北而南沿东非海岸浩浩荡荡流进莫桑比克海峡，称莫桑比克暖流，海流主要受莫桑比克海流控制，流到非洲**东岸后转向南，并沿莫桑比克海岸南下，流速为51-67厘米/秒。南赤道流的另一分支,从马达加斯加东岸南下，过了圣马里角后转向西，又分为两支:主流与莫桑比克海流相汇合,成为厄古勒斯海流；另一支流沿海峡中轴北上,流速为36-57厘米/秒，到海峡北口，又与南赤道流-莫桑比克海流汇合，形成逆时针方向环流。12至翌年6月，这支北上海流在马达加斯加西岸形成一系列逆流，成为季节性的马达加斯加西沿岸流。由于莫桑比克海流的存在，海峡表层，终年有一高温水舌沿**海岸由东北伸向西南。

浮游植物的主要种类是硅藻，以努贝西岛附近为最多。其次是甲藻和颗石藻，后者多分布于海峡的南北两端。浮游动物的生物量，7-9月一般不超过10毫升/米（以0-200米垂直网每平方米计算），10-11月海峡中部和西北部为10-20毫升/米。主要种类有挠足类和端足类甲壳动物、磷虾、有壳翼足类和腹足类软体动物。底栖生物的生物量，北部多于南部，各为15-20和3-5克/米。莫桑比克海峡全为远洋性鱼类渔场，东北部为近岸鱼类渔场。金枪鱼产量为印度洋最高产区之一。在赞比西河口附近陆架上,表层沉积物含3%的重矿物,砂矿中含1.4%的低质钛。马达加斯加的西岸中部和西南近海还有磷盐岩和石油。