帝汶海，是印度洋邊緣海，介于澳洲大陸北海岸和帝汶島之間。是 溝通印度洋和太平洋的海域。東接阿拉弗夫拉海。
面積61.5萬平方千米，一般深不及200米，東北部帝汶海溝最深處達3200米。海域南淺北深，北部水深大于200米，并有一條深達2000米的帝汶海槽，略呈東北－西南走向。
海域南部的澳洲大陸架約占海域面積2/3，稱為薩赫爾陸棚，寬300米以上，深100米。
東南澳洲有達爾文港。南部澳洲大陸架潮汐一般在2m以上，最高達9m，達爾文港附近潮高6m。
冬季海上東南季風盛行，海浪由東向西吹;夏季盛行西北季風，海浪由西向東吹,形成帝汶海流，流速每小時0.75-1.5km。
帝汶湖海區屬熱帶季風氣候，氣溫、降水随盛行風的改變而有變化，年降水量2000 ～2500毫米 。海流方向随季風交替而改變 。
帝汶海是重要的油田區，薩赫爾大陸架和澳洲西北岸外都已開采。