Площадь водной поверхности Байкала - 31 722 км² (без учёта островов), что примерно равно площади таких стран, как Бельгия или Нидерланды. По площади водного зеркала Байкал занимает шестое место среди крупнейших озёр мира.
Длина береговой линии - 2100 км.
Озеро находится в своеобразной котловине, со всех сторон окружённой горными хребтами и сопками. При этом западное побережье - скалистое и обрывистое, рельеф восточного побережья - более пологий (местами горы отступают от берега на десятки километров).
Байкал - самое глубокое озеро на Земле. Современное значение максимальной глубины озера - 1642 м - было установлено в 1983 году Л. Г. Колотило и А. И. Сулимовым во время выполнения гидрографических работ экспедицией ГУНиО МО СССР в точке с координатами 53®14′59″ с. ш. 108®05′11″ в. д.
Максимальная глубина была нанесена на карты в 1992 году и подтверждена в 2002 году в результате выполнения совместного бельгийско-испанско-российского проекта по созданию новой батиметрической карты Байкала, когда были оцифрованы глубины в 1 312 788 точках акватории озера (значения глубин были получены в результате перевычисления данных акустического зондирования, совмещённых с дополнительной батиметрической информацией, в том числе эхолокации и сейсмического профилирования; один из авторов открытия максимальной глубины, Л. Г. Колотило, был участником этого проекта).
Если учесть, что водная гладь озера находится на высоте 455,5 м над уровнем моря, то нижняя точка котловины лежит на 1186,5 м ниже уровня мирового океана, что делает чашу Байкала также одной из самых глубоких материковых впадин. Средняя глубина озера также очень велика - 744,4 м. Она превышает максимальные глубины многих очень глубоких озёр.
Кроме Байкала на Земле только два озера имеют глубину более 1000 метров: Танганьика (1470 м) и Каспийское море (1025 м). (По некоторым данным подледниковое озеро Восток в Антарктиде имеет глубину более 1200 м, однако надо учитывать, что это подледниковое 'озеро' не озеро в том смысле, к которому мы привыкли, так как над водой четыре километра льда и оно представляет собой некую замкнутую ёмкость, где вода находится под огромным давлением, а 'поверхность' или 'уровень' воды в разных частях этого 'озера' отличается более чем на 400 метров. Таким образом, понятие 'глубина' для подледникового озера Восток кардинально отличается от глубины 'обычных' озёр).
Запасы воды в Байкале гигантские - 23615,39 км³ (около 19 % мировых запасов озёрной пресной воды - во всех пресных озёрах мира содержится 123 тыс. км³ воды). По объёму запасов воды Байкал занимает второе место в мире среди озёр, уступая лишь Каспийскому морю, однако в Каспийском море вода солёная. В Байкале воды больше, чем во всех вместе взятых пяти Великих озёрах (Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио), и в 25 раз больше, чем в Ладожском озере.
В Байкал впадают 336 рек и ручьев, однако это число учитывает лишь постоянные притоки. Самые крупные из них - Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин, Турка, Снежная, Сарма. Из озера вытекает одна река - Ангара.
Основные свойства байкальской воды можно коротко охарактеризовать так: в ней очень мало растворённых и взвешенных минеральных веществ, ничтожно мало органических примесей, много кислорода.
Вода в Байкале холодная. Температура поверхностных слоёв даже летом не превышает +8...+9 ®C, в отдельных заливах - +15 ®C. Температура глубинных слоёв - около +4 ®C. Максимальная зафиксированная температура в отдельных заливах - +23 ®C.
Вода в озере настолько прозрачна, что отдельные камни и различные предметы бывают видны на глубине 40 м. В это время байкальская вода бывает синего цвета. Летом же и осенью, когда в прогретой солнцем воде развивается масса растительных и животных организмов, прозрачность её снижается до 8-10 м, и цвет становится сине-зелёным и зелёным. Чистейшая и прозрачнейшая вода Байкала содержит так мало минеральных солей (96,7 мг/л), что может использоваться вместо дистиллированной.
В период ледостава (в среднем 9 января - 4 мая) Байкал замерзает целиком, кроме небольшого участка в 15-20 км протяжённостью находящегося в истоке Ангары. Период судоходства для пассажирских и грузовых судов обычно открыт с июня по сентябрь; научно-исследовательские суда начинают навигацию вслед за вскрытием озера ото льда и завершают её с замерзанием Байкала, то есть с мая по январь.
К концу зимы толщина льда на Байкале достигает 1 м, а в заливах - 1,5-2 м. При сильном морозе трещины, имеющие местное название 'становые щели', разрывают лёд на отдельные поля. Длина таких трещин - 10-30 км, а ширина - 2-3 м. Разрывы происходят ежегодно примерно в одних и тех же районах озера. Сопровождаются они громким треском, напоминающим раскаты грома или выстрелы из пушек. Человеку, стоящему на льду, кажется, что ледяной покров лопается как раз под ногами и он сейчас провалится в бездну. Благодаря трещинам во льду рыба на озере не гибнет от недостатка кислорода. Байкальский лёд, кроме того, очень прозрачен, и сквозь него проникают солнечные лучи, поэтому в воде бурно развиваются планктонные водоросли, выделяющие кислород. По берегам Байкала можно наблюдать зимой ледяные гроты и набрызги.
Байкальский лёд преподносит учёным немало загадок. Так, в 1930-х годах специалисты Байкальской лимнологической станции обнаружили необычные формы ледового покрова, характерные только для Байкала. Например, 'сопки' - конусовидные ледяные холмы высотой до 6 м, полые внутри. Внешним видом они напоминают ледяные шатры, 'открытые' в противоположную от берега сторону. Сопки могут располагаться по отдельности, а иногда образуют миниатюрные 'горные хребты'. Также на Байкале существуют ещё несколько видов льда: 'сокуй', 'колобовник', 'осенец'.
Кроме того, весной 2009 года в Интернете были распространены спутниковые снимки разных участков Байкала, на которых были обнаружены тёмные кольца. По мнению учёных, эти кольца возникают благодаря подъёму глубинных вод и повышению температуры поверхностного слоя воды в центральной части кольцевой структуры. В результате этого процесса образуется антициклоническое (по часовой стрелке) течение. В зоне, где течение достигает максимальных скоростей, усиливается вертикальный водообмен, что приводит к ускоренному разрушению ледового покрова.
Дно Байкала имеет ярко выраженный рельеф. Вдоль всего побережья Байкала в большей или меньшей степени развиты прибрежные мелководья (шельфы) и подводные склоны; выражено ложе трёх основных котловин озера; есть подводные банки и даже подводные хребты.
Котловина Байкала делится на три котловины: Южную, Среднюю и Северную, отделённые друг от друга двумя хребтами - Академическим и Селенгинским.
Наиболее выразителен Академический хребет, протянувшийся от острова Ольхон к Ушканьим островам, которые являются его самой высокой частью. Протяжённость его около 100 км, максимальная высота над дном Байкала 1848 м. Толщина донных отложений в Байкале достигает около 6 тыс. метров, и, как установлено гравиметрической съёмкой, в Байкале затоплены одни из высочайших гор на Земле, высотой более 7000 м.
На Байкале 27 островов (Ушканьи острова, остров Ольхон, остров Ярки и другие). Самый крупный из них - Ольхон (71 км в длину и 12 км в ширину, расположен почти в центре озера у его западного побережья, площадь - 729 км², по другим данным - 700 км²). Крупнейший полуостров - Святой Нос.
Район Байкала (т. н. Байкальская рифтовая зона) относится к территориям с высокой сейсмичностью: здесь регулярно происходят землетрясения, сила большей части которых составляет один-два балла по шкале интенсивности MSK-64. Однако случаются и сильные; так, в 1862 году при десятибальном Кударинском землетрясении в северной части дельты Селенги ушёл под воду участок суши площадью 200 км² с 6-ю улусами, в которых проживало 1300 человек, и образовался залив Провал. Сильные землетрясения отмечены также в 1903 году (Байкальское), 1950 году (Мондинское), 1957 году (Муйское), 1959 году (Среднебайкальское). Эпицентр Среднебайкальского землетрясения находился на дне Байкала в районе посёлка Сухая (юго-восточное побережье). Сила его достигала 9 баллов. В Улан-Удэ и Иркутске сила главного толчка достигла 5-6 баллов, наблюдались трещины и незначительные разрушения в зданиях и постройках. Последние сильные землетрясения на Байкале происходили в августе 2008 года (9 баллов) и в феврале 2010 года (6,1 балла).
