La mer d'Amundsen est un bras de l'océan Austral au large de la Terre de Marie Byrd, dans l'ouest de l'Antarctique. Elle est délimitée par le cap Flying Fish, la pointe nord-ouest de l'île Thurston à l'est et le cap Dart sur l'île Siple à l'ouest. À l'est du cap Flying Fish commence la mer de Bellingshausen. Cette mer doit son nom à l'explorateur polaire norvégien Roald Amundsen.
La mer est principalement couverte de glace. La couche de glace qui se draine dans la mer d'Amundsen a une épaisseur moyenne d'environ 3 km (1,9 mi). Elle a à peu près la taille de l'État du Texas. La zone est connue sous le nom d'Amundsen Sea Embayment (ASE). Elle forme l'un des trois principaux bassins de drainage des glaces de l'inlandsis de l'Antarctique occidental.
