El lago Llanquihue, de origen glaciar y afectado por diversos eventos volcánicos, es el segundo lago más grande de Chile, después del lago General Carrera. No posee ríos afluentes o tributarios de gran caudal y su régimen de alimentación es casi exclusivamente pluvial.

Entre los ríos más importantes podemos mencionar el río Pescado, el cual se origina en los faldeos del volcán Calbuco; y el río Tepu, originado en napas subterráneas (freático). Otro río relacionado al lago, es el Maullín. Este se origina en el sector occidental del lago Llanquihue y recorre una distancia de 85 km hasta desembocar en el Océano Pacífico.

La cuenca del lago se ubica junto a una Cordillera de Los Andes afectada por la erosión glaciar, por lo que es principalmente baja y ondulada. Sin embargo, destacan los volcanes Osorno y Calbuco. El primero tiene una altura de 2.652 m, con una formación piramidal; y el segundo tiene forma irregular producto de sus violentas erupciones (la última el año 2015), y alcanza una altura de 2.003 m.

La cuenca del Llanquihue se caracteriza por presentar altas precipitaciones durante casi todo el año, las que disminuyen durante el verano, características propias de un clima templado lluvioso con influencia mediterránea. Este tipo de clima ha permitido que en la cuenca se desarrollen especies vegetales de valiosas y exclusivas características, que dan origen el llamado bosque Siempreverde o Selva Valdiviana, que destaca por su alto nivel de endemismo (flora y fauna exclusivos del territorio).

En el pasado, este tipo de vegetación dominaba el paisaje del Sur de Chile, sin embargo, la acción del hombre ha sido de tal magnitud, que grandes extensiones fueron deforestadas a fin de incorporar tierras a la agricultura, ganadería y obtención de madera. Los incendios forestales también han contribuido de manera importante a la reducción de los bosques.

Administrativamente, la cuenca del lago se divide entre 4 comunas: Puerto Octay, Frutillar, Llanquihue y Puerto Varas, que a su vez representan las ciudades más importantes de sus costas. Otras localidades relevantes son Las Cascadas y Ensenada, además de una serie de sectores rurales.

Actualmente, y debido a que sus afluentes son de pequeña magnitud, el principal riesgo para la calidad de las aguas es el potencial impacto de las actividades generadas en el lago o sus alrededores, como lo son los agroquímicos, las pisciculturas y el vertimiento de residuos.