Ballon rouge-orangé s'élevant au-dessus de l'eau, le soleil, peint en aplat, est le seul élément aux contours parfaitement définis. Sa lumière, encore pâle, baigne l'atmosphère générale d'un tableau qui, par ailleurs, n'est que brume, vapeurs et fumées, laissant deviner un paysage fantomatique, esquissé d'une touche vive et rapide. Si le sujet qui intéresse Claude Monet est bel et bien le rendu d'une impression du paysage - dans un style marqué par l'esthétique de son aîné Joseph Mallord William Turner -, qu'il fixe sur la toile au lever du jour, le peintre n'en reste pas moins un observateur précis de la topographie des lieux. Monet a peint le port du Havre un matin de 1872, depuis le deuxième ou le troisième étage d'une chambre d'hôtel du Grand quai, l'hôtel de l'Amirauté. Il représente le port industriel tel qu'il est à cette époque. Au centre de la composition apparaît l'écluse des Transatlantiques ouverte, à gauche le quai au Bois et ses cheminées fumantes, et à droite, le quai Courbe en travaux, avec ses grues.
Monet a exécuté Impression, soleil levant en un laps de temps très bref, probablement en une seule séance. Le soleil et ses reflets dans les eaux vaporeuses, les bateaux au premier plan, ont été ajoutés au moment où il terminait sa toile. Au premier regard, le paysage portuaire est évanescent, à peine perceptible, enveloppé de brume et de vapeur. Progressivement, certains motifs apparaissent : la route vers l'écluse des Transatlantiques, dont les portes sont ouvertes, se dessine au centre de la composition. De part et d'autre, la verticale des mâts des navires et une cheminée en activité ponctuent le quai à gauche et quelques lignes obliques sur la droite signalent la présence de deux grues et d'un bâtiment.