È limitato dall'Isola Thurston a est e daCape Dart a ovest. Il suo nome è dedicato all'esploratore norvegeseRoald Amundsen e gli fu attribuito durante la spedizione norvegese del1928-1929, guidata dal CapitanoNils Larsen, mentre esplorava l'area nel febbraio 1929.
Il mare è prevalentemente coperto dal ghiaccio e laThwaites Ice Tongue, diramata dalGhiacciaio Thwaites, si protende al suo interno. La parte ricoperta dal ghiaccio, mediamente circa 3 km di spessore e approssimativamente delle stesse dimensioni dello stato delTexas, è chiamata la Baia del Mare di Amundsen; essa forma uno dei tre maggiori bacini di drenaggio del ghiaccio della West Antarctic Ice Sheet, gli altri sono la Baia delMare di Ross e la Baia delMare di Weddell.
Nel marzo2007 alcuni scienziati che stavano studiano la Baia del Mare di Amundsen attraverso il satellite e le ricerche aeree annunciarono un significativo assottigliamento della Baia, dovuto ai cambiamenti negli schemi del vento che hanno consentito alle acque più calde di scorrere sotto lo strato di ghiaccio.
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