玄武湖湖岸呈菱形，周长约15公里，占地面积502公顷，水面约378公顷，原湖更广。玄武湖西、南两面紧邻明城墙，西以玄武门、南以解放门为出入口。古代时周长为40里。
玄武湖形似火腿，湖泊分成三大块，北湖（东北湖、西北湖）、东南湖及西南湖，北湖水较浅，西南湖水最深.东南湖其次，湖内由湖堤、桥梁和道路连通使玄武湖水系完全处于人工控制之中，玄武湖属于浅水湖泊；南北长2.4km，东西宽2.0km；湖底质较厚，平均达70cm，以细粒粘土为主；主要入湖沟渠有7条，分别是南十里长沟、老季亭、香料厂、唐家山沟、紫金山沟、岗子村和西家大塘，北部与护城河、金川河相通，南部与珍珠河相接。