巢湖位于安徽省的中部，湖形似一两角菱，面积为753平方公里，湖泊蓄水量为18亿立方米，是我国第五大淡水湖。水面有2/3属于巢县管辖，其余1/3为肥东、肥西及庐江三县所辖。
巢湖地区在距今1000万年以前的第三纪时，是一个面积辽阔的构造盆地。喜马拉雅运动对本区有一定的影响，沿构造断裂有安山岩系喷发，局部地方还有辉长岩侵入和玄武岩喷发。第四纪初由于受到气候变迁及新构造运动的影响，构造盆地上升成剥蚀区，同时形成红层剥蚀面。第四纪中期，构造盆地下沉，成为附近山地的集水洼地，然后汇水成为一大湖。
湖区气候温暖，年平均气温变化在15.5～16.3℃，年平均降水量为1000毫米左右。湖区因受到湖泊的调节，与同纬度远离湖泊的地方相比，霜期减少了10～25天，冰冻日少4～11天，年平均气温大致要高出0.8～1.4℃。
巢湖年平均水位为8.02米（巢湖闸水位站，黄海基面），年内最大水位变幅为4.56米（1969年），最小水位变幅为1.44米（1966年），地表径流的年补给水量一般为20～30亿立方米，最大年补给水量为51亿立方米（1954年），湖泊泥沙年淤积量为14～142万吨。巢湖湖水比较混浊，透明度一般变化在0.15～0.25米之间，湖泊多年平均水温为16.1℃。一般年份的冬季，均有岸冰出现；严寒的冬季，也会出现全湖封冻的现象。1954年冬季，日平均气温在0℃以下持续达55天之久，全湖封冻，冰厚达30～40厘米，封冻期为50天，人可履冰而行。巢湖湖流较弱，流速一般介于0.02～0.07米/秒之间。
入湖河流呈向心状的分布。河流源近流短，区内地势起伏不平，加速了雨洪径流的汇流过程，使河川的径流量呈现急剧变化，具有山溪性河流的特点。巢湖流域的水系分布很不对称，杭埠河、丰乐河、派河、南淝河、店埠河、柘皋河、烔炀河等河流来自西部及北部的山地，其中以杭埠河、丰乐河、南淝河为巢河水系的主流，约占整个巢湖流域面积的70％；南部的河流更短，水量也少，有石山河、谷盛河、盛家河、槐林河及兆河等。巢湖水系之水从南、西、北三面汇入湖内，然后经巢湖闸出湖，顺裕溪河向东南流至裕溪口而注入长江。
裕溪河为巢湖与长江的进出通道，全长46公里。1960年在巢县西南的巢湖出口处建成了巢湖闸，1967年5月在离裕溪河口4公里处还建成了裕溪闸枢纽工程，包括节制闸、船闸和鱼道等。巢湖闸与裕溪闸组成了巢湖、裕溪河梯级水利枢纽，使巢湖流域220万亩低圩农田免受长江洪水的威胁，提高了圩区排涝标准，并初步解决了沿湖丘陵地区328万亩耕地灌溉的水源；同时由于保持一定的水深，使巢湖包括裕溪河的入江航道能够维持常年通航。
巢湖主要的经济鱼类有梅鲚、银鱼、鲌、鲤、鲫、鳊、青、草、鲢、鳙等，鱼产量变化较大。1952年产量为800万斤，1958～1959年下降为600万斤。此后，年产量变化在100～500万斤之间，且以梅鲚为大宗。巢湖闸和裕溪闸的建成，对促进农业生产和交通运输起了很大作用，但也隔断了洄游性和半洄游性鱼类以及河蟹的洄游通道，使巢湖鱼产量下降。1972年在裕溪闸建成了鱼道，并进行了人工放流，才促使水产资源有所恢复。