西湖南、西、北三面环山，东邻城区，南部和钱塘江隔山相邻，湖中白堤、苏堤、杨公堤、赵公堤将湖面分割成若干水面，湖中有三岛，西湖群山以西湖为中心，由近及远可分为四个层次。西湖流域内年径流量为1400万立方米，蓄水量近1400万立方米。西湖是一座设备齐全、管理完善的灌溉济运水库，通过河渠和闸门，为杭州市区及周边农田提供了充足的水源。西湖还可以协助调节钱塘江的水位，防止城市内涝。

民国十年（1921年），中国科学家竺可桢先生通过详细的实地调查研究，认为西湖是一个泻湖。竺先生以科学原理来解释西湖的成因，这个观点认为，西湖本为海湾，后由于江湖挟带泥沙在海湾南北两个岬角处（即今吴山和宝石山）逐渐沉淀堆积发育，最后相互连接，使海湾隔绝了大海而形成为泻湖。地质工作者在杭州湖滨钻孔时发现，地下深8~23米青灰色的黏土层里有生活在海水中的孔虫化石。

西湖的地形，南、西、北三面均为山所围绕，唯有东面是一个冲积平原，所有泥土，统是钱塘江带下的沉淀积成。大凡河流所带泥沙到了河口，一部分就要沉下来。一则因为河流入海受了海水的阻力，速率减缩；二则因为海水含盐分，盐分能减少河水分子凝聚力。有了上述两层原因，凡是长江大河，如埃及的尼罗河，印度的恒河，以及中国黄河、长江，到了入海地方，均成有三角洲。照这样看来，杭州附近冲积平原，不过是钱塘江所在的一个三角洲。再进一层来考察西湖近旁的地质，就知道不但西湖东面有冲积土，就是西面也有冲积土。钱塘江初成时候的情形，一切冲积土尚未沉下来时，今杭州所在地方，还是一片汪洋，西湖也不过是钱塘江口左近的一个小小湾儿。后来钱塘江沉淀慢慢地把湾口塞住，变成一个泻湖。