千岛湖水库库底与库床绝大部分为古生界致密不透水岩层，少部分为半致密或粘结的不透水与微透水岩层，局部有不透水的岩浆岩侵入体，它们的出露标高均大于设计回水标高。库区水土保持良好，历年平均含沙量仅0.248公斤/立方米，冲积和淤积都不严重。水库大坝坝址铜官峡。铜官峡全长800米，两岸标高海拔各300米，峡谷河床标高海拔20一22米，下部陡峻，坡角30°一40°，峡谷枯水期宽约180米。左岸岩性为唐家坞石英砂岩，右岸为西湖组石英砂岩，河床大部分为唐家坞砂岩，抗压强度可达150X106牛/平方米，摩擦系数0.60，河底无风化层，河床也无多大的断裂破裂带。

千岛湖地区属浙江西部山地丘陵区，由中低山、丘陵、小盆地、谷底组成。地势呈四周高、中间低，由西向东倾斜，形成四周中低山逐渐向中部丘陵区过渡的地貌形态。古生界前，千岛湖地区地处古海洋中。中生界印支造山运动晚期才逐渐隆起，为全区域的地貌轮廓奠定了基础。经燕山运动和喜马拉雅造山运动后，受长期外力侵蚀作用和差异性的升隆运动，经火山喷发、岩浆侵入、断裂活动及外营力的风化、剥蚀、夷平，形成该区域以低山丘陵为主的地貌。山地、盆地呈梯级多层地形展布。河谷下游低丘盆地区，侵蚀、基座阶地发育，在河谷、盆地中广泛堆积着河流冲积、洪积、湖积层，谷坡两岸残积层、坡积层发育。新安江水库形成以后，108米高程以下的河谷、低丘陵成了水面，低山地貌更突出。地貌类型以剥蚀型山地地貌为主，堆积地貌、人工湖地貌次之。

千岛湖属亚热带季风气候，年平均气温为17℃。千岛湖的雨季在6月上旬至7月上旬，7月中旬至8月下旬是伏旱季节，天气比较闷热，午后最高温度升至36℃，平均降水量1489.0毫米，平均蒸发量1355.1毫米，多年入库净流量94.1×108立方米，出库水量90.0×108立方米，换水周期2年，上游的新安江是主要入库河流，街口断面以上集雨面积6000平方千米，入库径流量占总径流量的60.2%。

千岛湖水库坝址以上的流域面积达10442平方千米，其中60%的流域面积（汇水区）在安徽省境内。主要包括浙江省的淳安县及安徽省黄山市的歙县、休宁县等，入库河流33条，水库坝高105米，长462米；水库长约150千米，最宽处达10余千米；最深处达100余米，平均水深30.44米，在正常水位情况下，面积约580平方千米，蓄水量可达178亿立方米，有1078个岛屿。千岛湖的主要源水为安徽境内的新安江及其支流，汇水来自安徽徽州的歙县、休宁、屯溪、绩溪，以及祁门和黄山区的南部。

千岛湖从水面到以下10米处，水温在10℃一30℃之间来回变动，为变温层，10一25米之间为温跃层，水温随深度发生变化，以7一8月变化最显著，大约从26℃降到10℃，水深每降1米，水温下降1℃，1月水温变化不显著，从水面到25米都为10℃，从水深25米至湖底为滞温层，水温常年保持稳定，其中上半年滞温层为25米以下，下半年35米以下，水温常年保持在10℃左右。

千岛湖湖泊区水体全年水温分层时间长（4一12月），混合期短（1一3月），是典型的亚热带单混合水体，湖泊区温跃层内溶解氧浓度较低。

2023年，浙江千岛湖，26条入湖河流的水质得到了全面掌控。

2020年7月8日上午9时10分，千岛湖最高水位达到108.45米，达到新安江水库建成以来的最高值。

2024年6月28日7时40分，新安江水库水位107.15米，入库流量5210立方米/秒，根据预报将继续减小。根据浙江省水利厅44号、48号调度令，新安江水库继28日1时增至7孔泄洪闸泄洪后，于28日8时30分调整至5孔泄洪闸，同时新安江水力发电厂维持所有机组满负荷发电。

千岛湖动物昆虫2000余种，千岛湖有13科94种形态各异的鱼类资源，有“鱼跃千岛湖”“水下金字塔”等奇特景观，千岛湖鸟类有90种，野生动物资源有兽类动物61种，鸟类90种，爬行类50种，昆虫类16目320科1800种，两栖类2目4科12种。湖中鱼类达13科83种，鳙、鲢、草鱼齐全，还有鲌鱼、鳜鱼、鳗鱼等名贵鱼种，年产在3000吨以上，人工养殖业发达，优质渔业面积61万亩，以鲤鱼、鳊鱼、罗非鱼为主，年产量近90万吨。

千岛湖共有植物1786种，湖中岛屿森林覆盖率达82.5%。千岛湖风景区植物种类非常丰富，有维管束植物1824种，其中属国家重点保护的树种有20种。千岛湖54个岛屿中共记录有456种维管植物，其中乔木120种，灌木61种，草本232种，藤本43种。乔木以马尾松和壳斗科植物为主；灌木多见于杜鹃花科、蔷薇科、金缕梅科、冬青科和山矾科；草本以菊科和禾本科为主。

千岛湖分东南湖区、中心湖区、西北湖区、西南湖区、东北湖区、和石林景区六个主要游区。

东南湖区景点有：天池岛、密山岛、黄山尖等。

中心湖区景点有：梅峰揽胜、龙山岛、月光岛（五龙岛）、渔乐岛等。

千岛湖西北湖区已接近浙西边境，以威坪为中心，东起湖泉列岛，南傍硕真半岛，北接威坪半岛，地连浙皖两省，属于新安江上游，是去歙县、黄山的主要通道西北湖区有古新安江遗踪，湖面狭长，两岸奇峰。主要景点有陈硕真起义遗址、方腊起义遗址、流湘瀑布、长岭石柱、金拗幽谷等。

千岛湖西南湖区以龙川半岛和界首列岛为主体，东起港口列岛潭岛，北至百亩贩列岛，南倚霞山半岛西南湖区水面广阔，岛屿连绵，山重水复，港湾纵横，山上混交林茂密，野趣丛生这里的好去处有灵岩飞瀑、龙川百湖、满山古迹（朱熹讲学之处）琅唱胜境等地正在开发中，西南湖区主要风景点有界首群岛、龙川半岛赢山书院白马乳洞等。

千岛湖东北湖区以燕山为中心，南起进贤列岛中心下的塘岛，至鱼家潭岛，东临文码头，西靠安龙半岛这里湖面狭窄，自然景观优美，由于交通问题尚未完全开发，主要景点有：燕山春晖、屏峰奇岩、千亩田、龙门瀑布等。

石林景区位于千岛湖景区东南的石林镇，距离千岛湖镇46千米。由于离热门旅游区较远，加之去往景区的道路路况不算好，这里的游客并不多。

根据浙江省水利厅防洪1号调度令，从2024年6月23日13时起新安江水库开1孔泄洪闸。

2024年6月24日12时，新安江水库水位105.21米，入库流量超过8820立方米/秒，并继续加大。

浙江省水利厅发布3号调度令，从2024年6月24日15时30分起，新安江水库开5孔泄洪闸泄洪，同时新安江水力发电厂维持所有机组满负荷发电。

2024年6月24日消息，当前新安江水库水位105.40米，入库流量5690立方米/秒。浙江省水利厅发布4号调度令，6月24日22时起，新安江水库开7孔泄洪闸，同时新安江水力发电厂维持所有机组满负荷发电。