Fiord Milford jest przekształconą przez lodowiec plejstoceński dawną doliną rzeczną o bardzo stromych zboczach wypełnioną obecnie wodami morskimi. Jego długość wynosi 19 km, a szerokość do 2,5 km. Dolina jest węższa i płytsza u ujścia. Głębokość przy ujściu nie przekracza 55 m. Milford Sound otoczony jest najwyższymi w świecie klifami morskimi, wznoszącymi się do 1600 m.n.p.m. Z wiszących dolin wytworzonych przez wycofujące się lodowce płyną strumienie, opadając do fiordu w postaci malowniczych kaskad.

U wejścia do fiordu wznosi się najwyższy szczyt otaczających gór –Mitre Peak (1695 m. n.p.m.) porośnięty lasami bukowymi. Wody Zatoki Milforda cechuje niezwykłe uwarstwienie wynikające z płytkiego i wąskiego ujścia utrudniającego wymianę wód z Morzem Tasmana. Słodka woda pochodząca z opadów płynąc strumieniami i wodospadami zbiera duże ilości materiału, który powoduje ciemne zabarwienie wód Zatoki. Powstaje 3 metrowa warstwa słodkiej wody o kolorze herbaty, która nie miesza się z wodą słoną (jest lżejsza). Na głębokości 3-6 m występuje strefa międzypływowa, a poniżej warstwa wody słonej. Najciekawszym gatunkiem fauny w Zatoce jest czarny koral. Występuje najczęściej w postaci pierzastych zarośli osiągających wysokość od 10 cm do 4 m.