Puerto Vallarta liegt westlich im Bundesland Jalisco am Pazifik, im zentralen Mexiko.
Die Bucht ist die grösste und tiefste im ganzem Land und misst 40 km von Norden zum Süden und 42 km vom Osten zum Westen.
Im Westen wird sie von der Sierra Madre Bergkette begrenzt, welche es grösseren Stürmen verhindert, Schaden anzurichten und gibt somit ein angenehmes Klima.
Die Gewässer in der Bucht sind ruhig und sauber.

Die Stadt Puerto Vallarta befindet sich in der Mitte der Bucht, im Norden grenzend mit dem Fluss Ameca, der gleichzeitig die Grenze zum Bundesland Nayarit und der 2007 neu enstehen-den Riviera Nayarit trennt. Dort befinden sich unter anderem Nuevo Vallarta mit seine vielen 4 und 5 Sterne Hotels aber auch Hotel Boutiquen, die dann weiter zu den kleinen Dörfern wie Bucerias, La Cruz de Huanacaxtle, Destiladeras und Punta de Mita am Ende der Bucht. Im südlichen Teil befinden sich die Stadtteile Conchas Chinas, Punta Negra, Mismaloya, sowie das kleine Dorf Boca de Tomatlan aber auch sehr schöne Buchten mit einsamen Stränden wie Colomitos, Las Animas, Quimixto, Caletas, Majahuitas, Yelapa und Pizota, welche allerdings nur per Boot zu erreichen sind.