Phần lớn diện tích hồ Đồng Quan thuộc địa phận xã Quang Tiến, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. Hồ cách trung tâm Hà Nội khoảng 30 km[1] về phía bắc và trung tâm huyện Sóc Sơn 2,5km về phía tây.

Hồ rộng hơn 100 ha, chu vi khoảng 6,3 km. Hồ sâu trung bình 20m, có những điểm sâu tới 30m. Sát mép đập hồ có một bãi nổi có diện tích khoảng 1 ha, thay đổi theo mùa.

Hồ Đồng Quan nằm ở thung lũng phía nam núi Sóc, được bao bọc bởi nhiều đồi núi thấp có độ cao trung bình từ 50 m đến 300 m. Rừng ở đây là rừng tự nhiên xen kẽ với rừng thông và keo trồng. Lưu vực hồ nhìn chung có cùng kiểu khí hậu với vùng đồng bằng sông Hồng. Cũng như các hồ khác trong khu vực, hồ Đồng Quan có một mùa khô với lượng mưa thấp hơn lượng nước bốc hơi và một mùa mưa thừa nước.

Đập Đồng Quan bắt đầu được xây dựng vào khoảng những năm 60 của thế kỷ 20, cung cấp nước phục vụ thủy lợi cho vùng trung tâm của huyện Sóc Sơn. Đập chính của hồ nằm ở phía nam, dài khoảng 750 m theo chiều Đông-Tây, là một phần của đường nối giữa tỉnh lộ 131 và tỉnh lộ 35.