Водохранилище образовано в результате перекрытия Днепра плотиной выше г.Кременчуга. Его заполнение было начато осенью 1959 г. и закончено летом 1961 г. Площадь водохранилища - 2250 км² , длина - около 185 км, средняя ширина - 15, наибольшая - 28 км, средняя глубина - 6, максимальная - 20 м. Уровень воды в водохранилище колеблется в пределах 5 м. Площадь мелководий до 2 м составляет приблизительно 18 %. Уровень воды в летние месяцы стабильный. Его снижение происходит осенью, достигая максимума зимой. Наибольшая сработка уровня может достигать 5 м, при этом площадь водохранилища уменьшается почти вдвое. Водообмен осуществляется до 4 раз в год, в средние по водности годы - 2-2,5 раза.

По характеристике береговой линии, глубинам, течениям и некоторым другим признакам водохранилище можно разделить на три участка: верхний, средний и нижний. Верхний участок, расположенный от г.Канева до г.Черкасс, имеет озеро-речной характер. Водная масса незначительно выходит за пределы русла, затапливая пойму, в связи с чем глубины тут небольшие. В среднем они составляют 2 м, достигая в русле реки 10 м. Скорости течения мало отличаются от речных. На этом участке в водохранилище впадают правые притоки реки Рось и Ольшанка и левый приток речка Супой.

Средний, озерный, участок простирается до линии сел Адамовка - Жовнино. Воды водохранилища покрывают здесь огромные площади поймы. Мелководья занимают не более 1/10 части всей площади участка. Максимальная глубина в старом русле Днепра достигает 16 м, средняя глубина - около 6 м. Течение, обусловленное речным потоком, практически отсутствует.

Нижний, или приплотинный, участок, простирающийся от с.Адамовки до плотины, наиболее глубокий. У плотины глубина составляет 20 м, средняя - около 10 м. В средней части участка ближе к правому берегу с северо-запада на юго-восток протянулись песчаные острова, часть из которых разрушена и превращена в отмели. Течение заметно лишь у плотины. В границах участка впадают реки Суда и Цыбульник.

Берега водохранилища, сложенные из супесей и песков, легко размываются и обрушиваются, чему способствуют сильные волнобои. Они наиболее свойственны средней и нижней частям водохранилища, где оно достигает наибольшей ширины.

Уровенный режим Кременчугского водохранилища непостоянен, что обусловлено изменением сроков весеннего половодья, водностью года, а также действием ветровых сгонов и нагонов. Под действием ветров уровень воды в водохранилище может изменяться почти на 0,5 м.

Кременчугское водохранилище - основной регулятор при распределении речного стока среди днепровских водохранилищ. В связи с этим в нем постоянно возникают большие площади осушной зоны.

В водохранилище обитают стерлядь, тюлька, щука, плотва, елец, голавль, язь, красноперка, жерех, овсянка, линь, подуст, пескарь, уклея, густера, лещ, белоглазка, синец, рыбец, чехонь, горчак, карась, сазан, голец, щиповка, вьюн, сом, судак, окунь, ерш, носарь и бычки.