Расположено на высокой террасе реки Волга, на территории лесопарка «Лебяжье» в Кировском районе Казани.

Площадь водного зеркала 10,4 га. Объём 785 тысяч м3. Длина 760 м, средняя ширина 140 м. Средняя глубина 6,5 м, максимальная глубина 13,6 м. На дне имеются карстовые воронки. Происхождение озера карстово-суффозионное.

Форма овальная, вытянутая. Берега высокие. В северо-западной части озера имеется песчаный пляж. Питание за счёт атмосферных осадков и, частично, грунтовых вод; большая часть поверхностных вод попадает в озеро по эрозионной ложбине, подходящей к нему с северо-запада.

В осенне-зимний период озеро отличается высокой прозрачностью воды (до 2,7 м). Вода слабоминерализованная (80–160 мг/л), очень мягкая (1 мг-экв/л), гидрокарбонатно-калиево-натриевого типа.

Температура верхних слоёв воды летом достигает 20°С, придонных слоёв – не выше 6–9°С. Глубокое озеро и его окрестности используются в рекреационных целях. До 1960-х годов площадь водного зеркала составляла 17,5 га, объём 1386 тысяч м3, длина 1100 м, средняя ширина 160–170 м, средняя глубина 7,6 м, максимальная глубина 18,2 м.

В последние несколько десятилетий в юго-восточной и северо-западной частях озера образовались сплавины, которые позднее прочно приросли к берегам и покрылись древесно-кустарниковой растительностью.

Одной из сплавин от Глубокого озера отделилось Малое Глубокое озеро.