Місто оточене озерами Бургас, Мандра, Атанасовське на заході, півночі та півдні, а на сході омивається Чорним морем. Між озерами Бургас і Мандра на висоті 209 м піднімається пік Малка-Біч. Це також найвища точка в Бургасі.
У Бургасі є дві піщані коси: коса Кумлука — довжиною близько 3 км і шириною близько 1 км розташована між озером Бургас і Чорним морем; і Атанасовська коса довжиною близько 1 км, розташована між Атанасовським озером і Чорним морем. У водах Бургаської затоки розташований чорноморський острів Святої Анастасії, який також є частиною міста. Острів з вулканічних порід віддалений на 6,5 км від берега. Найвища точка острова — 12 метрів, а площа складає 0,022 км².
Хоча знайдений західніше Бургаса талант міді, датований 1500 роком до н. е. свідчить про металургійну діяльність та зв'язки з грецьким світом у глибоку давнину, саме місто було засноване набагато пізніше греками і розташоване південніше Аполлонії (тепер місто Созополь) під ім'ям Піргос (Πυργος), що в перекладі грецької мови значить «вежа».
У 1829 році, коли місто було зайняте російськими військами під час російсько-турецької війни 1828—1829 років, у місті мешкало 5000 осіб (здебільшого греків і турків). Місто мало дві мечеті, православний грецький храм, вірменський та римо-католицький храми. Торгівля була сконцентрована в руках греків.