西湖南、西、北三面環山，東鄰城區，南部和錢塘江隔山相鄰，湖中白堤、蘇堤、楊公堤、趙公堤將湖面分割成若干水面，湖中有三島，西湖群山以西湖為中心，由近及遠可分為四個層次。西湖流域內年徑流量為1400萬立方米，蓄水量近1400萬立方米。西湖是一座設備齊全、管理完善的灌溉濟運水庫，通過河渠和閘門，為杭州市區及周邊農田提供了充足的水源。西湖還可以協助調節錢塘江的水位，防止城市內澇。

民國十年（1921年），中國科學家竺可楨先生通過詳細的實地調查研究，認為西湖是一個瀉湖。竺先生以科學原理來解釋西湖的成因，這個觀點認為，西湖本為海灣，后由于江湖挾帶泥沙在海灣南北兩個岬角處（即今吳山和寶石山）逐漸沉淀堆積發育，最后相互連接，使海灣隔絕了大海而形成為瀉湖。地質工作者在杭州湖濱鉆孔時發現，地下深8~23米青灰色的黏土層里有生活在海水中的孔蟲化石。

西湖的地形，南、西、北三面均為山所圍繞，唯有東面是一個沖積平原，所有泥土，統是錢塘江帶下的沉淀積成。大凡河流所帶泥沙到了河口，一部分就要沉下來。一則因為河流入海受了海水的阻力，速率減縮；二則因為海水含鹽分，鹽分能減少河水分子凝聚力。有了上述兩層原因，凡是長江大河，如埃及的尼羅河，印度的恒河，以及中國黃河、長江，到了入海地方，均成有三角洲。照這樣看來，杭州附近沖積平原，不過是錢塘江所在的一個三角洲。再進一層來考察西湖近旁的地質，就知道不但西湖東面有沖積土，就是西面也有沖積土。錢塘江初成時候的情形，一切沖積土尚未沉下來時，今杭州所在地方，還是一片汪洋，西湖也不過是錢塘江口左近的一個小小灣兒。后來錢塘江沉淀慢慢地把灣口塞住，變成一個瀉湖。