Il lago di Varese è posizionato tra le colline moreniche della zona prealpina nell'alta pianura padana lombarda, l'origine del lago è tettonica mentre la sua escavazione è di natura fluviale, l'attuale forma deriva dall'attività del ghiacciaio Verbano. Il lago viene alimentato da sorgenti subacquee e da precipitazioni dirette ma gli immissari principali sono il canale Brabbia, proveniente dal vicino lago di Comabbio ed il torrente Tinella; l'emissario è il fiume Bardello. Di interesse storico archeoligico l'isolino Virginia, posizionato di fronte alla cittadina di Biandronno, dove sono stati ritrovati importanti resti palafitticoli risalenti al periodo Neolitico, circa 3.000 anni fa.

Il lago di Varese sta vivendo un lungo periodo di eutrofizzazione delle sue acque che, a partire dagli anni Sessanta, ha assunto dimensioni rilevanti: si tratta di un fenomeno di "arricchimento delle acque in sali nutritivi che provoca cambiamenti tipici quali l'incremento della produzione delle alghe e di piante acquatiche, l'impoverimento delle risorse ittiche, la generale degradazione della qualità dell'acqua e altri effetti che ne riducono o precludono l'uso (OECD, 1982) ". I principali effetti negativi, dovuti a questo processo, si identificano nella limitata trasparenza delle acque, presenza di cattivi odori nelle zone di minore circolazione delle acque, morie episodiche di pesci, anossia degli strati di fondo da giugno ad ottobre, rilascio di nutrienti dai sedimenti, imponenti fioriture estive di specie algali, eccessiva presenza di macrofite relativamente ai canneti ed ai lamineti nelle zone di Biandronno, Cassinetta e località Schiranna.

Nel 1986 è stato avviato il collettore circumlacuale del lago su iniziativa del "Consorzio per la salvaguardia e la tutela delle acque del lago di Varese", con l'intento di impedire l'accesso nel lago di reflui civili ed industriali, convogliandoli verso un impianto di depurazione "Varese-Lago" a Gavirate sul fiume Bardello. Nel corso degli anni si è potuto così constatare una progressiva diminuzione del carico del fosforo, principale responsabile del processo di eutrofizzazione. Agli inizi del nuovo millennio il "Centro Comune di Ricerca Europeo" di Ispra (CCR) ha avviato interventi di emunzione, nella zone più profonde del lago presso Gavirate, e di ossigenazione ipolimnica, nelle zone meno profonde in località Schiranna, Cassinetta di Biandronno, Bodio Lomnago e Cazzago Brabbia, con lo scopo di velocizzare il recupero delle acque del lago.