Confina a nord con il quartiere Pianura e con il comune di Pozzuoli, a sud con il quartiere Posillipo, a ovest affaccia sulla baia di Pozzuoli e a est confina con il quartiere Fuorigrotta. Del quartiere fa parte l'isola di Nisida.

Il quartiere, contraddistinto da una forte e visibile natura vulcanica, fa parte dei Campi Flegrei.

Il nome Bagnoli deriva probabilmente da balneolis, in quanto, prima della realizzazione degli insediamenti industriali, ospitava diversi luoghi termali.

Fin dall’antichità la zona di Bagnoli venne valutata di buon occhio dai greci, in quanto il territorio era ricco d’acqua dotate, secondo i greci, di proprietà miracolose, pertanto decisero di stanziarsi. Dopo l’arrivo dei romani le terme tuttavia acquistarono un altro tipo di valore, ovvero un valore sociale oltre che terapeutico e addirittura le terme divennero un punto d’incontro tra le diverse classi sociali.

Procedendo lungo il percorso storico, si arriva al Medioevo, dove il cronista Riccardo di San Germano, narra che Federico II di Svevia decise di curarsi presso le terme di Pozzuoli, dedicando un piccolo poema i cui contenuti riguardavano i benefici delle attività termali. Tuttavia, a causa di un’eruzione le terme di Tripergole furono distrutte, pertanto i tentativi di migliorare e potenziare le terme furono vane. Solo con Don Pedro d’Aragona si cercò di recuperare le terme, il cui lavoro venne affidato a Sebastiano Bortolo: avrebbe dovuto ricercare e restaurare le terme; in primis divise la ricerca in tre settori geografici, affidando a ciascuna una lapide.

Diversi i luoghi di interesse del quartiere tra i quali Città della Scienza e il Museo del Mare.

Uno dei siti di sicuro interesse di Bagnoli è l'Ippodromo di Agnano, il più grande d'Italia dove ogni anno si tengono il G.P. Lotteria, il G.P. Freccia d'Europa e il G.P. Città di Napoli.

Di certo sito non secondario sono le note Terme di Agnano in funzione sin dai tempi dei romani e sfruttanti l'acqua calda e sulfurea che ci ricorda la natura vulcanica della città di Napoli e dei Campi Flegrei.

Per quanto riguarda gli scavi archeologici è presente la Grotta di Seiano, una grotta romana scavata nel tufo, che collega Bagnoli alla Baia di Trentaremi dove sono presenti i resti archeologici della Villa Imperiale di Pausilypon. La grotta è stata usata nel maggio del 2007 per una video-installazione di Brian Eno.

Nel 2006 è stato restaurato ed aperto al pubblico il pontile nord dell'ex Italsider, lungo oltre 900 metri. Una volta adibito al carico e scarico di materiali industriali, ora è stato trasformato in un'area pedonale adibita al passeggio. È la passeggiata a mare più lunga d'Europa, con i suoi 900 metri.

Nella parte alta di via Coroglio è possibile osservare il panorama della periferia nord di Napoli con Capo Miseno, Bacoli, Pozzuoli, Ischia, Procida e Monte di Procida.

Tra le chiese si segnala la Chiesa di Maria Santissima Desolatae la rinnovata Chiesa di San Pasquale.

Oltre la già citata Città della Scienza è presente un poligono di tiro nonché il quartiere è sede di gran parte del divertimento napoletano con grandi discoteche presenti sia sulla spiaggia che all'interno (tra cui alcune delle discoteche più grandi della città), durante la metà degli anni novanta, uno dei più antichi stabilimenti Balneari di Napoli, il Bagno Fortuna, dal 1891, ha riaperto i cancelli donando al quartiere un pizzico di storicità e molti pub che affacciano sul lungomare fino ad arrivare a Pozzuoli, nonché tante delle classiche cornetterie napoletane che restano aperte per tutta la notte, tradizione consolidata della movida della città di Napoli.