Hồ Ba Bể tọa lạc tại xã Nam Mẫu, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn và cách thành phố Bắc Kạn khoảng 70 km về hướng Tây Bắc. Hồ nằm trên cánh cung của sông Gâm, trong một khu vực địa hình phức tạp với các ngọn núi cao từ 1.400 đến 1.600 mét và các thung lũng xen kẽ.
Hồ Ba Bể nằm ở độ cao 145 mét so với mực nước biển và có diện tích mặt nước lớn hơn 650 hecta. Hồ được bao quanh bởi các dãy núi đá vôi đầy hang động và suối ngầm. Độ sâu trung bình của hồ từ 20 đến 25 mét trong mùa mưa và có thể giảm xuống còn khoảng 10 mét trong mùa khô.



