Озеро расположено на северо-востоке страны, в ложбине между хребтами Северного Тянь-Шаня: Кюнгёй-Ала-Тоо и Терскей Ала-Тоо, на высоте 1608 метров над уровнем моря.
Иссык-Куль является седьмым самым глубоким озером мира. Средняя глубина составляет 278 м, а наибольшая глубина почти в 2,5 раза больше и равняется 702 м.
В озеро впадает около 80 рек, и ни одна не вытекает. Благодаря этому, вода имеет чуть солоноватый вкус — ее минерализация составляет 5,9 %. По солености озеро уступает морской воде в семь раз, а по прозрачности воды озеро занимает второе место в мире после Байкала.
Космонавт Алексей Леонов, увидев озеро из космоса, из-за уникального строения назвал его глазом Земли.