Проливами море соединяется с Чукотским морем и морем Лаптевых. Берега моря в западной и центральной части очень отлогие, к побережью примыкает Яно-Индигирская и Нижне-Колымская низменности. Термо-абразионные участки там чередуются с аккумулятивными, находящимися вблизи устьев примыкающих рек. Первые слабо изрезаны, обрывистый и оползневой уступ высотой до 10 м (на о. Новая Сибирь до 30 м) состоящий из многолетнемёрзлых пород, омывается мелководным морем. Местами к нему примыкают широкие полосы песчано-илистой осушки. На аккумулятивных участках побережье местами сильно изрезано песчаными косами и островками. В восточной части побережья, к востоку от устья Колымы, к берегу выходят отроги Чукотского нагорья, местами встречаются скалистые обрывы. Скалистые обрывы до 400 м высотой имеются на западном побережье о. Врангеля.
Средняя глубина 66 метров, наибольшая 915 метров. Бо́льшую часть года море покрыто льдом. Солёность от 5 ‰ вблизи устьев рек до 30 ‰ на севере.
Море лежит на шельфе. В восточной части глубины доходят до 54 метров, в западной и центральной — 20 метров, к северу доходят до 200 метров (эта глубина принята за изобату — границу моря). Максимальная глубина — 915 метров.
Почти весь год море покрыто льдом. В восточной части моря даже летом сохраняются плавучие многолетние льды. От берега они могут отгоняться к северу ветрами с материка.
Льды дрейфуют в северо-западном направлении в результате циркуляции воды под воздействием антициклонов у Северного полюса. После ослабления антициклона область циклонического круговорота увеличивается и в море поступает многолетний лёд.
Температуры морской воды низкие, на севере они и зимой, и летом близки к –1,8 °C. К югу летом температура повышается в верхних слоях до 5 °C. У окраины ледяных полей температура составляет 1—2 °C. Максимальных значений температура воды достигает к концу лета в устьях рек (до 7 °C).
Солёность моря различна в западной и восточной частях моря. В восточной части моря у поверхности она обычно составляет около 30 промилле. Речной сток в восточной части моря приводит к снижению солёности до 10—15 промилле, а в устьях крупных рек почти до нуля. Около ледяных полей солёность увеличивается до 30 промилле. С глубиной солёность повышается до 32 промилле.
Белые медведи, обитающие во льдах Восточно-Сибирского моря, относятся к одной из пяти генетически различающихся популяций этого вида. Также обитают тюлени, моржи, киты. Из рыб — дальневосточная навага, хариус, арктический голец, полярная треска. Летом берега покрывают птичьи базары. Встречаются утки, гуси, чайки и др. птицы. На островах Врангеля и Геральд расположен арктический заповедник, являющийся основным местом размножения белых медведей и моржей.
Шамраев Ю. И., Шишкина Л. А. Океанология. Л.: Гидрометеоиздат, 1979—1980
Восточно-Сибирское море: энциклопедия / Моск. ун-т им. С. Ю. Витте; авт. и сост. И. С. Зонн, А. Г. Костяной, А. В. Семенов; под ред. акад. РАН Г. Г. Матишова. — М.: Междунар. отношения, 2014. — 173, [1] с.: ил., портр., карты. — Библиогр.: с. 171—172 (35 назв.). — 1000 экз.