Årstaviken är cirka 1 km2 stor. Det största djupet är cirka tio meter och medeldjupet är sex meter. Utflödet går genom Hammarbyslussen till Saltsjön genom Hammarby sjö. Årstaviken är ett relativt instängt vattenområde med begränsad vattenomsättning och är därför känsligare för föroreningar än de öppna delarna av Mälaren.
Årstaviken saknade tidigare förbindelse med Saltsjön och var fram till början av 1900-talet Stockholms viktigaste vattentäkt. På 1920-talet sprängdes kanalen genom Danviksklippan och Hammarbyslussen färdigställdes.
Tillrinningsområdet är till stora delar tätbebyggt. Ungefär en fjärdedel av tillrinningen kommer från Södermalm och resten från Östberga, Västberga och Årsta på vikens södra sida. Tillrinningsområdet var ursprungligen betydligt större. Ledningsnätet för avlopp leder numera regnvattnet från stora delar av området till Henriksdals reningsverk. Det tekniska tillrinningsområdet är 4,7 km2 eller 470 hektar stort.