岳阳楼下的洞庭湖是远古时代云梦泽的遗迹，它的湖面十分宽广，自古就有“八百里洞庭”之说。虽然现在它的面积比以前已经小了一倍，但它仍是全国第二大淡水湖泊，烟波浩淼、水天一色。
洞庭湖由东、西、南洞庭湖和大通湖四个较大的湖泊组成，呈现一派水流沼泽、河网平原地貌景观，东、南、西三面环山，北部敞口的马蹄形盆地，滨湖风光秀丽，有许多风景区，如：岳阳楼、君山、杜甫墓、杨么寨、铁经幢、屈子祠等名胜古迹。在东洞庭湖与长江的接界处——城陵矶，有一块名为三江口的地方。从此处远眺洞庭，但见湘江滔滔北去。
历代文人墨客都对美丽的洞庭湖作过热情的吟咏。北宋的《岳阳楼记》，从岳阳楼的视角对洞庭湖变化多端的风光，描绘得淋漓尽至，脍炙人口。洞庭湖的气势雄伟磅礴，洞庭湖的月色柔和瑰丽。即使是在阴晦沉霞的天气，也给人别致、谲秘的感觉，激起人们的游兴。
洞庭湖还是知名的鱼米之乡，物产极为丰富。主要经济鱼类有鲤、草、鲌、鲚、青鱼等。银鱼是它的名产。贝类资源也很丰富，达40余种。此外湖区盛产的苎麻、君山茶和湘莲，名誉中外。