Витязевский лиман расположен в 18 км от Анапы в юго-западной части Таманского полуострова. История геологического развития свидетельствует о том, что в отдаленную эпоху лиман являлся заливом моря, приуроченным к древней дельте реки Кубань и постепенно заполняемым речными и морскими наносами.
В настоящее время лиман полностью отделен от моря и представляет собой замкнутый бессточный водоем. Лиман имеет форму сглаженного треугольника площадью 64 км2 с максимальной глубиной 1,55 - 2 м. Единственным водотоком, впадающим в лиман, является река Гостагайка. Водами этой реки в лиман приносится большое количество тонкодисперсного глиняного материала, который осаждается против её устья, в основном в его восточной части, где и образуются наибольшие по мощности залежи пелоидов.
Мощность иловых отложений в центральной части водоема колеблется от 0,2 м на западном участке и до 0,5-0,6 м на восточном. Вся прибрежная часть лимана сложена разнозернисгым песком и ракушкой.
Вертикальный разрез иловых отложений начинается с тонкой биопленки слоем в 1 -3 см, разжиженной, светло-бурого цвета. Этот слой является основой жизнедеятельности различных микроорганизмов, активно участвующих в процессе образования лечебных пелоидов.
Под биопленкой залегают темно-серые, местами черные илы с запахом сероводорода. Это и есть лечебная грязь. Она мягкая, пластичная на ощупь, легко мажется и смывается с рук. Ниже слой лечебного ила постепенно переходит в серые глинистые илы с включением ракушки, последние в свою очередь подстилаются плотными тяжелыми серыми глинами. Разумеется, что четкой границы здесь быть не может и разделение залежи на слои носит условный характер.
Донные отложения Витязевского лимана относятся к приморским сульфидным высокоминерализированным иловым лечебным грязям.
Грязи близки к нейтральным (рН 7,1-7,9). Ионный состав грязевого раствора - хлоридный натриевый с высоким содержанием магния и минерализацией 52-64 г/л.
Исходя из геолого-гидрогеологических и климатических условий региона, учитывая строение котловины, можно предположить, что основными источниками питания лимана являются атмосферные осадки, сток реки Гостагайки и морские воды. Река Гостагайка играет небольшую роль в общем притоке воды в лиман, так как является зарегулированной рекой и её воды разбираются на орошение земель. Морские воды фильтруются через пересыпь, а в отдельные сезоны года за счет нагона со стороны моря по рву, расположенному в юго-западной части лимана, или иногда во время сильных штормов, при которых морская вода переливается через пересыпь.