Вход в бухту расположен между мысами Каменского и Петровского. Длина 3,5 км, ширина 1,5 км. На берегах бухты находится глубоководный Восточный порт (глубины у причалов около 16 метров, длина причальной стенки — 12 км); вблизи бухты расположен микрорайон Врангель, входящий в состав города Находки.
Бухта Врангеля, как и залив Находка, относится к наиболее загрязнённым акваториям залива Петра Великого[4]. В июне 2010 года в водах бухты Врангеля (наряду с районом устья реки Партизанской, бухты Новицкого и у мыса Козьмина) была установлена экстремально высокая концентрация ртути, которая превышала предельно допустимую норму в 3-4 раза[5].
