綾里湾は典型的なリアス式海岸の湾であり、東向きV字型入り江のため、非常に高い津波が押し寄せることで有名である。
1896年の明治三陸地震の際には、津波の高さ（遡上高）最大38.2mを記録した（当時国内観測史上最高）[1]。1933年の昭和三陸地震でも28.7mの津波の記録がある[2][3]。
さらに、2011年の東北地方太平洋沖地震による大津波では、局所的に40.1mの遡上高を観測しており（東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループの調査による[4]）、記録に残っている中では、過去に日本で記録された中で最大の津波である[5]。
ただし、これらはこの100年間程度の記録が残されている範囲での値であり、それ以前にも同程度、あるいはより高い津波が日本の沿岸を襲った可能性がある。近年、過去の津波の痕跡から浸水範囲を推定する調査が進んでおり、今後、より大きな津波の証拠が見つかる可能性もある[5]。
なお、東北地方太平洋沖地震の際、綾里湾に近い綾里白浜地区では、明治三陸地震津波の教訓が生かされ、家屋の浸水や人的被害はなかった[1]。
