Hạ Long Bay cuenta con miles de kársticos e islas de piedra caliza de diversas formas y tamaños. La bahía Hạ Long es el centro de una zona más grande que incluye la bahía Bái Tử Long al noreste y la isla Cát Bà al suroeste. Hạ Long Bay tiene un área de alrededor de 1,553 km², incluidos 1,960 - 2,000 islotes, la mayoría de los cuales son de piedra caliza.
El núcleo de la bahía tiene un área de 334 km² con una alta densidad de 775 islotes. La piedra caliza de esta bahía ha pasado por 500 millones de años de formación en diferentes condiciones y ambientes. La evolución del karst en esta bahía ha tardado 20 millones de años bajo el impacto del clima húmedo tropical.
Los estudios de investigación histórica han demostrado la presencia de seres humanos prehistóricos en esta área hace decenas de miles de años. Las sucesivas culturas antiguas son la cultura Soi Nhụ alrededor del 18000 – 7000 a. C., la cultura Cái Bèo del 7000 - 5000 a. C. y la cultura Hạ Long hace 5000 – 3500 años. Hạ Long Bay también marcó eventos importantes en la historia de Vietnam con muchos artefactos encontrados en el Monte Bài Thơ, Cueva Đầu Gỗ, Bãi Cháy.