湖泊东西长约72公里，平均宽约22.8公里，其中东部最宽达40公里，湖水面积2391平方公里，流域面积45530平方公里，为西藏最大的内陆湖水系。流域内有众多的河流和湖泊互相连接，组成一个封闭的内陆湖泊群，主要湖泊除色林错外，还有格仁错、吴如错、错鄂、仁错贡玛、恰规错、孜桂错等23个小湖。主要入湖河流有扎加藏布、扎根藏布、波曲藏布等。扎加藏布全长409公里，是西藏最长的内流河，发源于唐古拉山，于色林错北岸入湖。色林错是青藏高原形成过程中产生一个构造湖，亦为大型深水湖，湖心区水深在30米以上，透明度7-8