A baía da Ilha Grande, origina-se de uma grande reentrância na linha da costa, que possui na sua barra, uma grande ilha, dividindo esta baía em duas grandes seções. Uma, onde encontramos a baía de Jacuecanga e outra, onde encontramos a baía da Ribeira.

A baía da Ilha Grande, é formada por uma infinidade de enseadas e sacos e a presença das fracas correntes junto a linha do litoral, preenche-os com fino particulado que quando depositado no leito marinho, provoca a formação de vastas áreas de manguezal em baixios litorâneos.

Ao fundo da baía da Ilha Grande encontramos a Serra do Mar, onde pelas condições geológicas e geomorfológicas da plataforma continental em confrontação com a linha da costa, proporciona a formação de um grande anfiteatro de montanhas escarpadas, constituindo um grande paredão abrupto que mergulha em sentido as baixadas sedimentares litorâneas, formando um importante acidente ao longo da costa.

Toda a extensão da Serra do Mar é recoberta pela Mata Atlântica, formação florística recente com cerca de 150 mil anos, que hoje no Brasil possui apenas 8% do seu tamanho original. Em Angra dos Reis, a Mata Atlântica, recobre cerca de 90% do território municipal.

Em vários pontos da costa municipal, encontramos três tipos de litoral. Um, quando é formado por rochas outro, quando é formado por mangues e um terceiro, quando é formado por praias. Neste último caso, as pequenas enseadas preenchidas por finas partículas de quartzo que constituem os sedimentos arenosos, que no entendimento de especialistas, foram formadas através da deposição de sedimentos trazidos de outros lugares por correntes marinhas profundas.

Nas áreas protegidas da baía, as praias são formadas a partir da sedimentação de partículas onde, dependendo da composição do particulado, da profundidade, da temperatura das águas e da velocidade das correntes, formam praias lodosas ou praias arenosas. A areia no caso, é proveniente de jazidas marinhas, enquanto que os finos particulados de argila e matéria orgânica, provêm do continente, através do constante aporte no mar da baía, de água doce proveniente dos rios da região.

O litoral de Angra dos Reis é especial. Formado a partir do afundamento do bordo oceânico e do rebaixamento da água do mar após a última Transgressão Flanderiana, ocorrida entre 12 e 16 mil anos atrás, as ilhas hoje existentes, são o cume dos morros litorâneos que ficaram submersos. No cenário nesográfico da baía da Ilha Grande, as ilhas, ilhotes, lajes, rochedos e parcéis, embelezam a paisagem, onde dentre as mais de 100 ilhas existentes encontramos como principais a Ilha Grande, a Gipóia, as Ilhas Cataguás e as Ilha Botinas.