Der Warnasee (bulgarischВарненско езероWarnensko esero) liegt südwestlich von Warna, einer bulgarischen Hafenstadt am Schwarzen Meer. Der See ist ein Liman und heute in weiten Uferbereichen durch Hafenanlagen, Industrie und Siedlungen überbaut. Lediglich ein knapp 4Kilometer langer Uferstreifen im Norden zwischen dem Dorf Kasaschko (Казашко) und Warna ist weitgehend naturbelassen und steht unter Naturschutz.
Der Warnasee ist der tiefste See an der bulgarischen Schwarzmeerküste. Er ist durch einen 2Kilometer breiten Sandstreifen, heute weitgehend vom Stadtgebiet und den Hafenanlagen überbaut, vom Meer getrennt. Seine Fläche beträgt knapp 31Quadratkilometer, die maximale Tiefe 19Meter und sein Volumen rund 166Millionen Kubikmeter.
Der See ist in West-Ost-Richtung langgestreckt, sein Südufer ist hoch, steil und teilweise noch bewaldet, das Nordufer dagegen fällt flach ab. Er entstand in einem Flusstal durch den Anstieg des Meeresspiegels gegen Ende des Pleistozäns. Sein Seegrund ist in den tieferen Bereichen von einer dicken Schicht aus Schlamm und Schwefelwasserstoff bedeckt; es gibt große Vorkommen von Heilschlamm (Fango). Der Kanal Nr.2 mündet von Westen aus dem Beloslawsee kommend in den Warnasee. Hierbei handelt es sich lediglich um das massiv ausgebaute, für Seeschiffe taugliche ehemalige Flussbett der Prowadija. Außerdem münden mehrere Bäche, einige davon auch nur periodisch, in den See.
Bis ins 20. Jahrhundert floss das Süßwasser des Warnasee über die Prowadija ins Schwarze Meer. Nach dem Bau des modernen Hafens (heute Hafen Warna-Ost) und der anschließenden Trockenlegung des Flusses wurde zwischen 1906 und 1909 ein Kanal durch den Sandstreifen zwischen Meer und See gegraben. Dies führte zu einem Absinken des Seespiegels um 1,40Meter und zum Eindringen von Meerwasser, wodurch der See brackig wurde und sich ein Salzgehalt von etwa 0,8% einstellte.
Mit der Inbetriebnahme des neuen, 12Meter tiefen Kanals Nr.1 im Jahr 1976, der von der Asparuchowbrücke überquert wird, wurde der See entlang des Flusslaufes auf dieselbe Tiefe ausgebaggert. Durch den daraus bedingten stärkeren Zufluss von Meerwasser stieg der Salzgehalt weiter an und beträgt jetzt etwa 1,5% an der Seeoberfläche und bis zu 1,7% in der Tiefe (zum Vergleich: das Schwarze Meer hat etwa 1,7% an der Oberfläche, erst unterhalb von 150Metern Tiefe steigt der Salzgehalt deutlich an). Der im Westen anschließende Kanal Nr.2 führt mit derselben Tiefe durch den benachbarten Beloslawsee zum Industriehafen Warna-West und zum Eisenbahnfährhafen Beloslaw. Am Nordufer des Warnasees befinden sich einige kleinere Spezialhäfen, darunter der Holzhafen LesPort und der Hafen des Wärmekraftwerks Warna in Eserowo.
Die Industrialisierung ging auf Kosten des Fischreichtums, der fast 100.000Jahre lang Menschen in Siedlungen in direkter Seeumgebung ernährt hatte. Dies belegen die Funde aus dem Gräberfeld von Warna, einer Nekropole aus der Kupfersteinzeit, die bei 1972 bei Schachtungsarbeiten im Industriegebiet Warna entdeckt wurde. Das Gräberfeld (43°12′52,2″N, 27°52′18,6″O43.214527.871833333333) etwa 500 bis 600Meter nördlich des aktuellen Seeufers ist eine der wichtigsten archäologischen Fundstätten der Vorgeschichte mit dem ältesten Goldschmuck der Menschheit.
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