Anfänglich reichte der See bis hinauf nach Erstfeld rund 10 Km südlich des heutigen Reuss Deltas und wurde im Laufe der Jahrtausende bis Flüelen zugeschüttet. 

Felsriegel, Moränen und Flussdeltas unterteilen den Vierwaldstättersee in verschiedene Becken. Der voralpine Urnersee, das Gersauer- und Viznauerbecken erwecken mit ihren steilen Wänden der Trogtäler einen fjordähnlichen Eindruck, während das Küssnachter Becken, die Horwerbucht, das Hergiswiler Becken, der Alpnacher und Luzerner See eher in die Hügellandschaft des Mittellandes eingebettet sind. Das gesammte Einzugsgebiet des Sees erstreckt sich über 1831 Km2; die durchschnittliche Verweildauer des Wassers im See beträgt lediglich 3.5 Jahre. Die gesammte Küstenliene erstreckt sich über eine Länge von etwa 115 km. Die grösste Wassertiefe wird mit 214m im Gersauerbecken erreicht, der Wasserspiegel befindet sich 434m über Meer.

In den Sommermonaten werden durchschnittliche Wassertemperaturen um die 22° erreicht, während sie im Winterhalbjahr auf gegen 5° absinken. 
Über die Langzeit Entwicklung des allgemeinen Seezustandes vor 1950 geben die Seesedimente, sowie Fisch und Planktonuntersuchungen seit Beginn des Jahrhunderts Auskunft. Wir wissen deshalb, dass der Vierwaldstättersee ursprünglich ein nährstoffarmer (oligotropher) See mit relativ geringem Algenwachstum und vielfältigem Artenbestand war.

Zwischenzeitlich (von 1950 bis ca. 1980) erlebte der See eine sogenante Eutrophierungsphase, welche sich in einem vermehrten Nährstoffeintrag (Phosphor, Stickstoff), einer höheren Algenproduktion und einem Anwachsen der Fischbestände bemerkbar machte.

Der heutige Zustand des Sees ist wiederum sehr gut, und hat sich in den letzten Jahren auf einem nährstoffarmen Niveau stabilisiert. Ursache für die erfreuliche Entwicklung ist die Reduktion der Zuflussfrachten an gelöstem Phosphor um etwa 75%. Dies konnte vor allem durch die konsequente Einführung der dritten Reinigungstufe (Phosphatfällung) in allen Grosskläranlagen im Einzugsgebiet errreicht werden. Die Auswirkung davon ist klares Wasser, weniger und artengemäss vielfältiger zusammengesetztes Plankton, abnehmende Algenproduktion und verlangsammtes Fischwachstum bei natürlichen Fortpflanzungsmöglichkeiten. Das Trinkwasserreservoir und Oekosystem "Vierwaldstättersee" darf heute als vollkommen gesund bezeichnet werden.