岩手県部分は主に陸中海岸国立公園に指定され、宮城県部分は南三陸金華山国定公園に指定されている。南北に続く三陸海岸やその西側の北上山地は、元々は海底にあって、隆起・沈降・侵食などで造られた。そのため、元々海底にあった証拠でもある鍾乳洞や大理石など石灰岩地形が随所に見られる。景勝地のほとんどは、奇怪な石灰岩地形の白さと植物の緑、そして、コバルトブルーの澄んだ海と青い空という組み合わせである。
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また、所々にある砂浜の内、いくつかは鳴き砂の浜辺となっている。鳴き砂は汚れると音がしなくなるので、浜辺の清掃のみならず、海水が汚れないよう努力され、住民から大事にされている。そのため、普通の海水浴場とは利用法が異なるので注意が必要である。
三陸海岸は古くから日本海溝付近を震源とする地震などで、これまでに津波による被害をしばしば受けている。このため、多くの漁港や沿岸の集落には高い防波堤や防潮扉などが設けられており、津波対策が施されている。
1960年（昭和35年）のチリ地震の際には、地球の反対側にあるチリの地震によって発生した津波が約1日後に到達し、142名が亡くなった。