Thị xã Duyên Hải với tổng diện tích đất tự nhiên là 19.340 ha[5]. Thị xã có địa hình mang tính chất của vùng đồng bằng ven biển rất đặc thù với những giồng cát hình cánh cung chạy dài theo hướng song song với bờ biển. Các giồng cát tập trung chủ yếu ở các xã phía Bắc của thị xã như giồng Long Hữu, giồng Rạch Cạn và rải rác ven theo bờ biển. Nhìn chung địa hình thị xã Duyên Hải khá thấp và tương đối bằng phẳng với cao trình bình quân phổ biến là 0,4 đến 1,2 m.
Thành lập thị xã Duyên Hải trên cơ sở tách thị trấn Duyên Hải và 5 xã: Dân Thành, Hiệp Thạnh, Long Hữu, Long Toàn, Trường Long Hòa thuộc huyện Duyên Hải.
Thành lập Phường 1 trên cơ sở toàn bộ 200,54 ha diện tích tự nhiên và 12.493 người của thị trấn Duyên Hải, 1.150 ha diện tích tự nhiên và 1.747 người của xã Long Toàn.
Thành lập Phường 2 trên cơ sở 790,67 ha diện tích tự nhiên và 6.253 người của xã Long Toàn, 362,73 ha diện tích tự nhiên và 6.456 người của xã Long Hữu.
Sau khi thành lập, thị xã Duyên Hải có 17.709,64 ha diện tích tự nhiên và 56.241 người với 7 đơn vị hành chính trực thuộc, gồm 2 phường và 5 xã.
Thị xã Duyên Hải có diện tích 193,40 km², dân số năm 2022 là 69.961 người,[8] mật độ dân số đạt 362 người/km².
Thị xã Duyên Hải có diện tích 193,40 km², dân số quy đổi năm 2023 là 77.006 người, trong đó: dân số thường trú là 51.980 người; dân số tạm trú là 17.980 người; lực lượng vũ trang là 2.000 người; dân số quy đổi là 5.046 người và mật độ dân số đạt 398 người/km².[5]
Đường tỉnh 913 (đường Hoàng Sa), Đường tỉnh 914 (đường Nguyễn Văn Linh), Hương lộ 81 (đường Trường Sa).
Một số con đường trong trung tâm thị xã: 3 tháng 2, 19 tháng 5, 2 tháng 9, 30 tháng 4, Nguyễn Thiện Thành, Ngô Quyền, Phạm Văn Nuôi, Điện Biên Phủ, Lý Thường Kiệt, Lý Tự Trọng, Hồ Đức Thắng, Trần Hưng Đạo, Huỳnh Thị Cẩm, Quang Trung, Nguyễn Trãi, Dương Quang Đông,...
Các cây cầu lớn:
Cầu Long Toàn bắt qua sông Long Toàn nối Phường 1 và xã Long Toàn.
Cầu Láng Chim bắt qua sông Láng Chim nối Phường 2 và xã Trường Long Hòa.