Morze jest geologicznie młodsze niż reszta Morza Śródziemnego. Znajduje się na obszarze aktywnym tektonicznie, a dzisiejszy kształt wybrzeża i położenie wysp ukształtowała aktywność wulkaniczna. Maksymalna głębokość morza sięga 3840 m.
Liczne plaże wybrzeża Morza Tyrreńskiego są przeważnie skaliste, a w porównaniu z innymi włoskimi plażami są wąskie. W Kalabrii, na Sardynii i Sycylii występują strome, kamieniste plaże. W zatoce przy mieście Cagliari na Sardynii znajduje się największy bagnisty obszar na wybrzeżu Morza Tyrreńskiego. Najważniejszymi wyspami są Elba, Ischia, Capri oraz Wyspy Liparyjskie.
W morzu żyje wiele gatunków morskich wodorostów i zwierząt - ryby, homary, krewetki, langusty, koral czerwony. W porównaniu z Adriatykiem zachodnie wybrzeże ma lepsze połączenie z Atlantykiem i z tego powodu na wybrzeżu Morza Tyrreńskiego znajduje się większość włoskich portów.
