Neuchatelsjøen har et areal på 217,9 km², og er dermed den største innsjøen som i sin helhet ligger i Sveits. Sjøen er del av en gruppe på tre innsjøer som kalles Jurasjøene; de to andre er Bielersjøen og Murtensjøen. I 1853 ble sjøen kanalisert med Murtensjøen via Broye-elva, og med Bielersjøen i 1875-83 via Thielle-elva.