Il Mare Amundsen è un braccio dell'Oceano del Sud al largo di Marie Byrd Land nell'Antartide occidentale. È delimitato da Capo Flying Fish, la punta nord-occidentale di Thurston Island a est e Capo Dart su Siple Island a ovest. A est di Capo Flying Fish inizia il Mare di Bellingshausen. Il mare prende il nome dall'esploratore polare norvegese Roald Amundsen.

Il mare è per lo più coperto di ghiaccio. Lo strato di ghiaccio che drena nel Mare di Amundsen ha uno spessore medio di circa 3 km (1,9 mi). È approssimativamente la dimensione dello stato del Texas. L'area è conosciuta come Amundsen Sea Embayment (ASE). Forma uno dei tre principali bacini di drenaggio del ghiaccio del West Antarctic Ice Sheet.