里木湖的湖水主要来自降水、积雪融水和地下水，据推测水源主要来自地下潜流。其湖盆中的第四纪湖泊沉积反映了西天山历史上的地质发育和冰川作用，为研究第四纪以来的气候和地质数据提供材料。
地形水文.湖区处于盆地中，周围环绕科古尔琴山等天山山系。湖岸线平直略呈梯形，湖底水深变化较大，最大坡降为千分之75，湖中部较为平缓深度在75-81米左右。湖面海拔2074米，东西长约30公里，南北宽约27公里，面积~453平方公里，流域面积~1408平方公里，平均水深56m，最深处达110m，蓄水量261