La bahía de Algeciras (en inglés: Bay of Gibraltar) se encuentra situada en el sur de la península ibérica, en la orilla norte del estrecho de Gibraltar. Comprende el tramo de costa delimitado por punta Carnero y punta Europa con un fondo de unos 10 km, una anchura mínima de 8 km, una superficie de 7500 ha y con profundidades de hasta 400 m. Su ribera pertenece de oeste a este y en sentido horario a los municipios españoles de Algeciras, Los Barrios, San Roque y La Línea de la Concepción y al territorio británico de Ultramar de Gibraltar con una población total superior a los 250 000 habitantes.
Posee una compleja historia geológica condicionada por su posición entre tres placas tectónicas y la superposición de al menos tres series estratigráficas de rocas sedimentarias datadas desde el Mesozoico hasta el Oligoceno. Geomorfológicamente se origina tras la sedimentación fluvial y marina en un antiguo valle fluvial y junto al promontorio rocoso del peñón de Gibraltar.
Sus valores naturales son resultado de su situación geográfica entre el océano Atlántico y el mar Mediterráneo y entre el continente europeo y africano. Es lugar de paso de especies migradoras tanto de aves como de cetáceos. Su flora y fauna residente participa de varias provincias biogeográficas siendo muy importante el componente endémico de la región. Varios de los ecosistemas presentes se encuentran protegidos mediante diversas figuras medioambientales si bien el intenso proceso de urbanización y las instalaciones portuarias presentes han provocado durante la segunda mitad del siglo XX una fuerte degradación del medio ambiente.
La presencia humana en la bahía de Algeciras está constatada al menos desde hace 600 000 años por el hallazgo de herramientas líticas pertenecientes al tecnocomplejo Achelense vinculadas a Homo heidelbergensis. Fue lugar de refugio de las últimas poblaciones de Homo neanderthalensis según las investigaciones realizadas con los restos óseos localizados en Gibraltar. El primer asentamiento estable del que se tiene constancia en la zona es el de la ciudad fenicia de Carteya, una importante colonia comercial del siglo VII a. C. Durante el siglo I la economía de la región estaba basada en la pesca y el procesamiento de productos derivados de esta con dos activos puertos, el ya comentado de Carteya y el de Iulia Traducta. A partir del año 711 tras la conquista musulmana de la península ibérica los asentamientos humanos de la región desempeñarán un importante papel en el comercio entre Europa y África con la ciudad de Al-Yazirat Al-Hadra como centro administrativo. Será a partir de la Toma de Gibraltar en 1704 y como consecuencia de esta cuando aparezcan los actuales núcleos de población.
A día de hoy la bahía de Algeciras es un lugar de fuerte actividad económica con un importante polo industrial dedicado fundamentalmente a la transformación de productos derivados del petróleo y de los importantes puertos de Gibraltar y de Algeciras, especializados en el trasvase de combustible y el tráfico de pasajeros el primero y en el transporte de mercancías el segundo.
La bahía de Algeciras se encuentra situada en el extremo sur de la península ibérica delimitada por el tramo de costa localizado entre punta Europa y punta Carnero. Sus aguas ocupan aproximadamente un área de 70 km² y un volumen de 6,2 km³ que se comunican con las del mar Mediterráneo a través de los 8000 metros que separan sus puntos límites. Tiene forma casi circular y alcanza su máxima anchura en los 9200 m. La máxima profundidad se alcanza en los 460 m situados en la boca de la bahía y que se corresponde con el denominado cañón de Algeciras que nace en los alrededores de la desembocadura de los ríos Palmones y Guadarranque.
Las aguas de la bahía de Algeciras son ligeramente más frías que las de las zonas circundantes del mar de Alborán y el estrecho de Gibraltar, posiblemente por efecto de la penetración y ascenso brusco de las corrientes profundas provenientes del Mediterráneo. Las mareas tienen poca importancia situándose el máximo mareal en los 0,8 m de forma casi constante a lo largo de toda la ribera.
La bahía de Algeciras como unidad geomorfológica tuvo su génesis en la acumulación de sedimentos a lo largo del Cuaternario en los valles fluviales y el istmo de Gibraltar. La historia geológica de esta zona geográfica es aún objeto de estudio debido a que su peculiar situación como límite de tres placas tectónicas, la africana, la ibérica y la de Alborán. Los continuos movimientos de éstas desde el Cretácico han dado lugar a la superposición de al menos cuatro unidades geológicas diferentes.
Desde finales de Cretácico hasta principio del Eoceno tuvo lugar una primera fase orogénica en la que se formó una cordillera o masa de tierra elevada en el mar de Alborán que sería poco después erosionada para formar fuertes depósitos sedimentarios. Durante el Eoceno superior la orogenia pirenaica provocó la elevación de las rocas sedimentarias formadas en la cuenca y la formación de la cordillera Penibética. Al tiempo se producía la apertura de una comunicación en la actual depresión del Guadalquivir entre los mares situados a ambas orillas del Estrecho. Se formó en este momento una cordillera sin solución de continuidad entre las orillas norte y sur del Estrecho, el denominado arco de Gibraltar, al tiempo que el mar de Alborán adquiría mayor profundidad. Durante el Mioceno cesaron o se ralentizaron los movimientos tectónicos en la zona rellenándose el paso de la depresión Bética de sedimentos procedentes de las nuevas cordilleras hasta cerrarse la comunicación entre el océano Atlántico y el Mediterráneo.
A lo largo del Mioceno el mar Mediterráneo se desecó tras quedar aislado del océano. De este modo quedó el arco del Estrecho como barrera y punto más débil frente a la presión ejercida por el océano Atlántico. En este momento se formó el cañón de Algeciras, máxima profundidad de la bahía, por la erosión de los ríos Palmones y Guadarranque sobre la antigua plataforma oceánica. Aunque no se conoce bien cómo pudo suceder, durante el Plioceno superior se abrió el paso del estrecho de Gibraltar. Ciertas teorías apuntan a un cambio brusco en el régimen pluviométrico ocasionado por un cambio en el clima que pudo desmantelar la cordillera del arco de Gibraltar, otras teorías achacan esta ruptura al establecimiento de un nuevo régimen tectónico que provocaría un cambio de dirección en las placas Africana e Ibérica a partir del Tortoniense. Tras la apertura del Estrecho los posteriores procesos erosivos y sedimentarios darían lugar a una línea de costa abrupta con profundos valles fluviales resultado de los periodos en los que el Mediterráneo permaneció seco (valles del Guadarranque-Palmones). Estos valles serían rellenados por sedimentos durante épocas posteriores hasta conformar la línea de costa actual.
De todos estos procesos deviene la actual geología de la región, similar a la del resto de las cordilleras bética y rifeña aunque más compleja debido a su posición como punto extremo del arco formado por ambas. El principal elemento geológico y responsable último de la formación de la bahía es el peñón de Gibraltar, un promontorio rocoso de 426 m de altura con un acusado buzamiento en su cara oeste y abruptos acantilados en su cara este y en el sur. Este forma parte de la denominada unidad de las Taríquides compuesta por calizas mesozoicas que tienen afloramientos muy discontinuos a lo largo de toda la cordillera bético-rifeña y que en la bahía de Algeciras tiene un equivalente en la cantera de Los Pastores, Algeciras. En el peñón de Gibraltar aparecen tres series estratigráficas formadas por diferentes tipos de calizas, dolomías, margas y pelitas. Estas series están datadas en el Triásico superior (Carniense), Sinemuriense superior y Lías medio (Domeriense) y se desconoce su relación con otras series adyacentes. En la cantera de Los Pastores, al otro lado de la bahía, aparecen también tres series estratigráficas de similar composición pero datadas en el Trías, el Lías-Dogger, y el Malm-Cretácico superior. Se ignora el origen de la unidad de las Taríquides existiendo diversas teorías que apuntan a su origen alóctono respecto del resto de unidades béticas.