La bahía de San Francisco es un estuario y bahía poco profunda a través de la cual se drena el agua que proviene de los ríos Sacramento y  San Joaquín desde las montañas de Sierra Nevada, y desemboca en el océano Pacífico.
Hay cuatro islas grandes en la bahía de San Francisco. Aislada  en el centro de la bahía está Alcatraz, donde está situada la famosa penitenciaría federal. La montañosa isla “Yerba Buena” está perforada por un túnel que une los márgenes Este y Oeste del puente San Francisco-Oakland Bay Bridge. Adjunta a ésta por su parte norte está la isla artificial Treasure Island, lugar de la Exposición Universal de 1939. Más cercana a la orilla, la isla Ángel era conocida como la «Isla Ellis del Oeste» porque sirvió como punto de entrada para inmigrantes del Asia oriental. El estrecho de Mapache, entre la ciudad de Tiburón e isla Ángel, es la parte más profunda de la bahía. La prisión federal de la isla de Alcatraz ya no funciona, y el complejo es ahora un popular lugar turístico. La bahía de San Francisco está atravesada por cinco puentes: el Golden Gate, el Richmond-San Rafael, el  Bahía de San Francisco-Oakland (conocido como Bay Bridge), el Hayward-San Mateo y el puente Dumbarton. La bahía también está atravesada por el Transbay Tube, un túnel submarino por el que circula el Bay Area Rapid Transit (BART). Antes de la construcción de estas infraestructuras, el transporte transbahía estaba dominado por flotas de  transbordadores operados por la Southern Pacific y la compañía de tránsito Key System. Sin embargo, en décadas recientes, los barcos han regresado, principalmente atendiendo a pasajeros que viajan a diario del  condado de Marin, aliviando el cuello de botella de tráfico del puente Golden Gate. La bahía también continúa sirviendo como un importante puerto de transporte internacional, servido por una gran instalación de contenedores operada por el puerto de Oakland, y dos instalaciones más pequeñas en Richmond y San Francisco.