Телецкое озеро расположено на северо-востоке Алтайских гор, на стыке с Западными Саянами, в огромной котловине тектонического происхождения, на высоте 436 м над уровнем моря. Со всех сторон его окружают водораздельные хребты с высотами 2000—2500 м. На востоке лежат хребты Корбу и Абаканский, на западе — Алтынту, Сумультинский и Иолго, с юга к озеру подходит Чулышманское нагорье. Занимает пятое место в России (25-е в мире) среди самых глубоких озёр.
Протяжённость 77,7 км, средняя ширина 2—3 км, максимальная ширина до 5 км. Северная часть вытянута в широтном направлении; южная, сделав поворот почти на 90 градусов, — в меридиональном.
Площадь его относительно невелика — 223 км², однако благодаря большой глубине (средняя глубина озера 175 м, максимальная 325 м — напротив водопада Корбу) в нём содержится огромное количество (40 км³) отличной пресной воды, насыщенной кислородом, прозрачной в глубину до 12—15 метров. Впадает в озеро около 70 рек и 150 временных водотоков, причем 70 % всей воды даёт река Чулышман, впадающая с юга. Отдавая свои воды реке Бие (98 % водостока), озеро в значительной мере обеспечивает питание Оби.
Берега Телецкого озера почти везде круты и обрывисты, прорезаны ущельями, имеют живописные бухты. Есть два больших залива, Камгинский и Кыгинский, являющихся естественными нерестилищами для обитающих в озере рыб; на севере и юге озеро оканчивается широкими плёсами.
Климат в долине Телецкого озера континентальный; причем в противоположных оконечностях климатические характеристики отличаются друг от друга. Например, в южной части Телецкого озера в среднем на 4—5 градусов теплее, зато в северной части выпадает в два раза больше осадков. Здесь встречается редкое, но весьма опасное явление — нагретые за день скалы ночью, охлаждаясь, «стреляют» камнями.
Зимой широтная часть Телецкого озера (от Артыбаша до мыса Ажи, более узкая и мелкая) покрывается льдом, а меридиональная, глубокая, замерзает редко, в среднем раз в три года. Лёд на Телецком очень прозрачный, возле берегов на глубине 5—6 метров свободно просматривается дно.
