Hồ nằm tại điểm tách giãn phía tây (West Rift) của Thung lũng tách giãn Lớn hình thành bởi khe tách giãn kiến tạo Đông Phi (tectonic East African Rift), và giới hạn bởi các vách lớn của thung lũng. Đây là hồ tách giãn lớn nhất ở châu Phi và là hồ có diện tích lớn thứ nhì ở châu lục, đồng thời cũng là hồ sâu nhất châu Phi và chứa lượng nước ngọt nhiều nhất. Nó trải dài 673 km theo hướng bắc-nam và rộng trung bình khoảng 50 km. Hồ có diện tích 32.900 km², với đường bờ dài 1.828 km và độ sâu trung bình 570 mét (1.870 ft). Độ sâu tối đa của hồ là 1,470 mét (4,82 ft) (ở lưu vực phía bắc). Hồ có dung tích ước lượng 18.900 km³ (4.500 dặm khối).[2] Nhiệt độ trung bình ở mặt hồ là 25 °C và độ pH trung bình 8.4. Thêm vào đó, ở độ sâu 500 m dưới nước có một lớp trầm tích khoảng 4.500 m trên nền đá.

Độ sâu lớn và vị trí ở vùng nhiệt đới của hồ có tác dụng ngăn ngừa việc luân chuyển các khối nước ở các độ sâu thấp hơn của hồ, các khối nước này được gọi là nước chôn vùi (fossil water)[3] và thiếu oxy. Khu vực dẫn nước vào hồ rộng 231.000 km², với 2 sông chính cùng nhiều sông nhỏ và các dòng suối chảy vào hồ (do các núi dốc giữ cho khu vực thoát nước hẹp), và một sông chính thoát nước đi - sông Lualaba - chảy vào hệ thống thoát nước sông Congo.

Các sông chính chảy vào hồ gồm sông Ruzizi chảy vào phía bắc hồ từ Hồ Kivu, và sông Malagarasi, sông lớn thứ nhì của Tanzania, chảy vào phía đông của hồ.