牛山湖最大水深3.56米，平均水深2.25米，实测多年平均水位16.30米。

牛山湖属于梁子湖区地质构造。整个梁子湖以大断裂为界，分为东西两区。湖东地区为侵蚀剥蚀低山丘陵区；湖西地区为剥蚀垅岗堆积地形。

牛山湖东西两区，两边的区域地貌特征存在着显著的差别。湖东地区地势较高，最高山峰海拔418米；湖西地区除少数孤山外，地面高程海拔25~60米，相对高差10~20米。

牛山湖湖区属亚热带润湿季风气候，四季分明，春季温暖潮湿，夏季炎热，秋季干爽，冬季干旱。冬夏温差大，7月气温最高，平均28.8~31.4C；1月气温最低，平均2.6~4.6C；年平均无霜期245天。湖区雨量充沛，年平均降水量为1180毫米，降水集中在4~7月，约占年降水总量的60%。

牛山湖湖区生物资源丰富，动物资源中，有脊椎动物280余种、浮游动物89种和底栖生物49种；植物资源中，有维管束植物331种（含变种），其中高等水生植物92种、浮游植物73种，其中有许多都是中国珍稀濒危和特有的水生野生动植物。

牛山湖畔的龙泉山风景区总面积7.6平方千米，三面环水，山清水秀，林木葱郁，古迹遍布。龙泉山风景区划分为5个区域：文物古迹区、疗养别墅区、青少年活动区、水上游乐区、梅林竹径区。景区于1981年开始筹建，1986年试运行对外开放。龙泉山主脉由天马峰和玉屏峰组成，犹如两条巨龙盘旋于梁子湖畔，连绵9千米，中间有一个圆形山峰珠山，整个山势构成“二龙戏珠”的景观。自古即被视为“世外桃源，诗乡福地”，尤其是明代楚昭王及其后裔的“九王陵”，颇负盛名，素有“三龟九寝十二陵”之称，与北京十三陵形成遥相呼应之势，号称“北有十三陵，南有九王寝”。此外，还有樊哙墓等历代先贤古墓48座，形成庞大的古建筑群和古墓葬群。2001年，明楚昭王慕群被公布为第五批全国重点文物保护单位。

2016年，汛期牛山湖堤因破垸蓄洪爆破，实现牛山湖永久性退垸还湖。

2017年，牛山湖完成了“三网”养殖设施拆除。

2018年，牛山湖团头鲂细鳞鲴省级水产种质资源保护区内全面禁捕。

2020年，包括牛山湖在内的长江重点水域，实施更严格保护政策。

牛山湖因为对岸的牛头山而得名。

1、牛山的传说

很久以前，牛山湖不是湖，而是万顷良田。有一天晚上，跑来一头大牯牛，把万顷良田里的稻谷哨吃个精光。大牯牛吃饱喝足后正洋洋得意，突然，狂风大作，电闪雷鸣。牯牛知道做了坏事，上天要惩罚它了，正准备逃走时，“轰”的一声霹雷，将它击倒。第二天人们发现金黄的稻谷没了，见到的却是一座石山，形态像一头大牯牛躺在那里。因此，后人就给这座山取名牛山，牛山村、牛山湖也由此得名。

2、朱元璋放牛的传说

江夏龙泉有座“牛头山”，莲台洲有个棒杵山。叫“牛尾山”。这牛头，牛尾的当中是“牛山湖”。相传，这些与明朝开国皇帝朱元璋小时候曾当过放牛伢有关。

朱元璋少年时，正碰上天下大乱，跑到庙里当起打扫庙宇的小和尚。庙里没有吃的，他就四处化缘。当他化缘到湖北江夏后，因为没有盘缠（路费），就在灵泉山下一户姓沈的大财主家放牛。这沈财主十分吝啬，只要人干活，不让人吃饱。

为报复吝啬的财主，有一天，朱元璋与放牛的小伙伴把牛杀掉吃了，将牛头顶在湖中的沙包上，还让小伙伴们学牛叫，摇牛尾巴，骗沈财主说牛下湖了，成了神牛。沈财主信以为真，想跨入湖里拉牛，结果却被淹死了。后来，那个牛头变成了“牛头山”，牛尾巴就变成了“棒杵山”。

牛山湖湖区有水产公司建起名优苗种繁育基地、扣蟹养殖基地、水产品加工厂，逐步形成梁子湖大河蟹、梁子湖鳜鱼、梁子湖武昌鱼及水产品加工等一系列特色品牌，年生产各类水产品2643.5吨。发展旅游休闲，观赏产业，建成拥有沙海滩、水族宫、湖心亭、钓鱼台等水上游乐园，横跨湖心架设了一道索桥，使牛山湖成为养殖、观赏、旅游、休闲为一体的娱乐中心。