Соединяет акватории моря Бали Тихого океана (на севере) и Индийского океана (на юге). В юго-западной части пролива его акватория смыкается с акваторией пролива Бадунг, проходящего между островами Бали и Нуса Пенида.

Минимальная ширина около 18 км — между восточной оконечностью Нуса Пениды и юго-западной оконечностью Ломбока. Максимальная глубина — около 1400 м (в северной части пролива). Минимальная глубина по форватеру — не менее 250 м.

В проливе проходит административная граница между индонезийскими провинциями Бали и Западные Малые Зондские острова.

Наиболее крупные населенные пункты на балийском берегу — Манггис и Кубу, на ломбокском — Матарам (главный город острова и столица провинции Западные Малые Зондские острова) и Лембар. Нередко к портам Ломбокского пролива относят балийский Паданг Бэй, который в действительности находится на берегу пролива Бадунг.

В проливе имеется несколько мелких островов, наиболее крупные из которых составляют архипелаг Гили, находящийся у северо-восточной оконечности Ломбока.