По мнению Е. М. Поспелова и ряда других исследователей, название моря произошло от сравнительно небольшой реки Кара (впадает в Байдарацкую губу), которая в XVI—XVIII веках играла важную роль в русском освоении Северной Сибири[1][2]. В свою очередь, название реки, по версии, приводимой В. Ю. Визе, происходит от ненецкого слова «харе», означающего торосистый лёд[3].
Название «Карское море» появилось в XVIII веке. Впервые оно так названо на карте Василия Селифонтова 1736 года, составленной по результатам работы Двинско-Обского отряда Великой Северной экспедиции[4]. Поначалу гидроним относился только к акватории близ Карской (ныне Байдарацкой) губы: часть моря близ устья Оби и Енисея называлась Мангазейским морем по русскому городу Мангазея, а вместе с другими морями, омывающими побережье Сибири — Северным или Тартарским (на иностранных картах). В частности, на карте Эдварда Уэллса море именуется Тартарским. Голландец Николаас Витсен именует море Ледяным, а француз Жак де Кампредон Ледовитым, что перекликается с ненецким словом[5]. Название «Карское море» в его современных границах принято в 1935 году[6].
Море ограничено северным побережьем Евразии и островами: Вайгач, Новая Земля, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Гейберга. В северной части моря находится Земля Визе — остров, открытый теоретически в 1924 году. Также в море находятся острова Арктического института, острова Известий ЦИК.
Море расположено преимущественно на шельфе; много островов. Преобладают глубины 50—100 метров, наибольшая глубина 620 метров. Площадь 893 400 км².
В море впадают полноводные реки Обь и Енисей[7], поэтому солёность сильно варьирует. Также в Карское море впадают реки Таз и Пур.
Карское море — одно из самых холодных морей России, до современного потепления климата на значительной части моря сохранялся многолетний ледяной покров и только близ устьев рек температура воды летом поднималась выше 0 °C. Часты туманы и штормы. Бо́льшую часть года море покрыто льдами[8].