I areal er bukten den nest største i Brasil, med sine 412 km². Omkretsen er 143 km. Guanabarabukten er 31 km lang og 28 km bred på det meste. Munningen ut mot Atlanterhavet er 1,5 km bred. På nordsiden av munningen er fjellet Pico do Papagaio (Papegøyetinden) og på sørsiden ligger Pão de Açúcar (Sukkertoppen). Det er over 130 øyer i bukten.
Guanabarabukten krysses av den over 13 km lange Rio–Niterói-broen, og det er stor ferge- og skipstrafikk. Rio de Janeiros havn og byens to flyplasser ligger ved bukten. Universitetsområdet ligger på den kunstige øya Fundão. Mange mindre broer forbinder de to største øyene, Fundão og Governador, med fastlandet.
