湖水热学特性
湖面能够吸收太阳能，并获得热量，但通过水面蒸发﹑水面有效辐射和水面与大气的对流热交换等失去热量。湖泊热量的输送和交换，可以用湖泊热量平衡方程来表达和计算（见湖水热动态）。因为湖泊热量平衡的某些要素（如湖泊蒸发率）不易精确测定，所以常常用水温来表达湖中的热动态。太阳辐射主要是增高湖水表层的温度，而下层湖水的温度变化主要是湖水对流和紊动混合造成的。湖水由于不同的温度也会形成密度差异，在水层不稳定状态下形成对流循环，在对流循环能够达到的深度以上，水温就会趋于一致。
不管在那个季节，风的扰动都能够使浅水湖泊产生同温现象；但风的扰动对于深水湖泊只能涉及湖水上层，所以在垂向上会产生上层与下层不同的温度分布。上﹑下水层之间温度变化急剧的中间层称为温跃层。湖水温度具有一定的年变化和日变化，这种变化在湖水表层最为明显，随着深度的增加而减弱。湖水的冰点取决于湖水盐度和静水压力。除此之外，湖水结冰还和风力有关，就算是在同样的气候条件下，不同的湖泊或是同一个湖泊中的不同部分，结冰现象也并不是同时出现（见湖泊冰情）。
湖水的辐射和光学特性
有关研究人员认为，湖水的辐射特性决定着湖水温度，影响湖水物理化学性质的分布，而湖水中各种生物的繁殖﹑生长和发展也都和湖水辐射特性有关。射在湖面的太阳光部分进入水体，部分被反射。进入水体内的太阳光部分被吸收，部分散射，就算在浅水湖泊中也只有很少一部分透过水层被湖底吸收。射入湖水中的太阳光极大部分为水的最上层所吸收，只有1～30%达到1米深处的水层，透入5米深处的只有0～5%，而进入10米深处的不足1%。湖水吸收太阳光和使太阳光散射的能力与水中的各种悬浮质的数量和颗粒大小有关，悬浮质越多﹑颗粒越大，对光的吸收和散射能力越强，同时散射到水面的分量也越小。光线透入水中的深度，随湖水的混浊度增加而减少（见湖水光学现象）。如果湖水是浑浊不清的，光线只能深入到数米，因此在比较清亮的湖水之中，200米深水中还能看到微弱的光线。
湖水化学特性
按照湖水所含主要离子的种类不同，湖水一般分为碳酸盐水﹑硫酸盐水和氯化物水等。湖水的化学类型反映了随湖水含盐量变化而引起的水质变化过程。湖水含盐量地区差异悬殊，也有季节变化。中国的淡水湖泊主要集中在长江中﹑下游平原，湖水的矿化度一般为150～500毫克/升。咸水湖和盐湖主要分布在青藏高原﹑内蒙古和新疆地区。咸水湖的矿化度大多为1～20克/升，浓度有日益增高的趋势。盐湖的矿化度通常是300克/升左右，化学类型很齐全。它能够溶解气体中的氧﹑游离二氧化碳，还有水中的氮﹑磷﹑硅﹑钾﹑锌﹑铁等生物营养元素和有机质的含量，所以，对湖中水生生物具有很重要的意义。