洪泽湖，原为浅水小湖群，古称“富陵湖”，西汉以后称“破釜塘”，隋称“洪泽浦”，唐（618～907年）始名洪泽湖。1128年，黄河南徙经泗水在淮阴以下夺取淮河下游河道入海，淮河失去入海水道，在盱眙以东潴水，原来的小湖扩大为洪泽湖。明清以来湖水全凭洪泽湖大堤作为屏障，形成“悬湖”。
现洪泽湖正常水位12.5米，面积1597平方千米，容积30.4亿立方米，湖泊长度65千米，平均宽度24.4千米，平均水深1.9米，最深5.5米。汛期或大水年份水位可高到15.5米，面积扩大到3500平方千米。近年加固了洪泽湖大堤，防洪标准提高到16米。洪泽湖是一个浅水型湖泊，水深一般在4米以内，最大水深5.5米。
湖水主要经由三河泄入高邮湖，再经邵伯湖入里运河，到三江营入长江，是为入江水道。旧时排水不畅，大堤失修，水患严重。1949年以后新建规模宏大的三河闸，整修入江水道，加固洪泽湖大堤。1952年在高良涧以东修建苏北灌溉总渠，长168千米，用以灌溉里下河平原，兼作排洪之用。湖水还可出二河闸经杨庄水利枢纽由中山河（或称新淮河）入海。1958～1960年又增辟淮沭河，由杨庄水利枢纽引洪泽湖水北上，到沭阳入新沂河。目前洪泽湖水共有这四条出路，已兼具泄洪、灌溉、航运、养殖之利。湖区沿岸每年都出现结冰现象，岸冰厚0.03米～0.05米。1969年1月31日强寒潮侵袭时全湖封冻，12天后才解。
洪泽湖为四周高、中间低的盆地，其几何形态极不规则，东北—西南向的拦洪人工石坝，距湖心15千米，其余为天然湖岸，岸线弯曲，岸坡平缓，全源水域由成子湖湾、漂河湖湾、淮河湖湾三大湖湾组成；湖底质为碎屑沉积物；汇入洪泽湖的较大河流有淮河、漴潼河、濉河、徐洪河等。
洪泽湖的主要水源是淮河，淮河是我国自古以来水患最多的河流之一，而淮河水患必然殃及洪泽湖地区。因而洪泽湖的历史也就是一部人类与洪水的抗争史，并因此留下诸多美丽的传说。洪泽湖的千年古堤就是历代为治水而建，与都江堰齐名。由于洪泽湖发育在冲积平原的洼地上，故湖底浅平，岸坡低缓，湖底高出东部苏北平原4米～8米，成为一个“悬湖”。在治淮以前，洪泽湖汪洋一片，既无固定湖岸，又无一定形状。参照对淮河的治理，对洪泽湖也进行了整治。现在湖区的东部大堤宽50米，全长67千米，几乎全用玄武岩的条石砌成。远远望去，宛如一座横亘在湖边的水上长城。洪泽湖上游，进入洪泽湖的主要河道有：淮河、怀洪新河、池河、新汴河、濉河、徐洪河、老汴河、团结河、张福河等。
下游出湖的主要河道有：
一、淮河入江水道。全长156千米。上起洪泽湖三河闸，经高邮湖、邵伯湖至扬州市三江营入长江，设计行洪流量12000立方米/秒，1954年8月6日实际最高行洪流量10700立方米/秒。
二、苏北灌溉总渠。全长168千米，西起洪泽湖高良涧进水闸，流经淮安（今楚州）城南与里运河平交，至射阳县六垛扁担港入黄海，设计行洪流量800立方米/秒，1975年7月19日实际最高行洪流量1020立方米/秒。
三、淮沭新河。全长196千米，南起洪泽湖二河闸，经淮阴、沭阳进入新沂河入黄海，设计行洪流量3000立方米/秒，2003年7月11日实际最高行洪流量1320立方米/秒。
四、淮河入海水道。与苏北灌溉总渠平行，全长163.5千米，西起洪泽湖二河闸，经清浦、淮安、阜宁、滨海四县（区），至扁担港入黄海。近期设计排洪流量2270立方米/秒，远期设计排洪流量7000立方米/秒。2003年7月5日投入使用，7月14日实际最高排洪流量1820立方米/秒。