赤城山山頂カルデラの湖のなかでは最も大きい[3]。小鳥ヶ島の周辺は最も浅く、水深0.2メートル[3]。透明度は4メートル程度[3]。夏季には、表層の水温は摂氏22度から25度、底部で5度。冬季は12月下旬ごろから4月上旬まで結氷し、氷の厚さは40センチメートル以上[3]、年によっては50センチ以上に達する[13]。厳冬期には氷が昼夜に伸縮して湖面に小規模な「御神渡」ができる。大沼は南北方向に長いため、氷の伸縮によって生じる「御神渡」は東西方向に発達し、高さ20センチメートルほどとなる[13]。流入河川は覚満淵からくる覚満川のほかは小河川のみで、湖水の水源のほとんどは雨水と湖底の湧水である。そのために季節による水位の変動は少ない[3]。湖水は大沼の北西端である「沼尻(湖尻)」でカルデラの外輪を破って火口瀬をつくり、沼尾川として西方へ流出している[6][14]。)を貫流して津久田(渋川市)で利根川に注いでいる[15][16]。東南岸の大洞(だいどう)地区には土産物店や旅館などが集まり、観光の拠点となっている[2][11][3][10]。地蔵岳山麓にはスキー場が整備されている[2]。北岸の沼尻地区には企業・学校の寮や厚生施設、山荘が散在する[2][3][10]。約50万年前[17]から約40万年前[18]に柏崎千葉構造線(利根川構造線)で始まった火山活動で、数万年かけて標高2500メートルほどの成層火山へと成長した[19]。その後、約20万年前の大爆発と山体崩壊[18]、その後の休止期をはさんで、15万年前に再び火山活動を活発化させ、現在の赤城山外輪山の最高峰である黒檜山(1828m)と駒ケ岳(1695m)などを形成[20]。12万年前に西方で大爆発と陥没が起き、深山カルデラができた[21]。いまの赤城山の山頂カルデラの生成が始まったのは約4万5000年前と推定されている。このときは山頂で起きた噴火によって膨大な量の噴出物を関東一円に堆積させ、軽石は栃木県鹿沼市付近で鹿沼土となり、火山灰は関東ローム層を形成した。この噴火によって山頂部は陥没してカルデラとなり、現在の外輪山とカルデラの原型ができた[22][23]。ここにできたカルデラ湖は現在の大沼の7倍ほどの大きさがあり[17]、現存する湖の母体となった[4]。約3万2000年前ごろから、この山頂カルデラ内で新たな火山活動が始まった。中央火口丘が出現し、山頂カルデラにあった湖が分断され、大小2つの湖となった。このうち北側は、現在の大沼と覚満淵や、現在の坂平方面にあった入江(新坂平湖)をあわせた広がりを持ち、「古大沼」と呼ばれている。古大沼は現在の覚満淵の東側に火口瀬があり、落差200メートルの滝をつくって渡良瀬川方面へ流出していた[4]。5]」と呼ばれている。この湖は今の小沼と同じように粕川から南斜面へ流出していた[4]。その後、古大沼の西側の入江(新坂平湖)は土砂の流入で埋め立てられた。外輪山の侵食によって西側に新たな火口瀬ができて、沼尾川として湖水が流出し、現在のように覚満淵と大沼に分断された[4]。南にあったオトギの森湖は埋め立てられて消失した[4]。その後、2万7000年前に新たな火口が出現し、これが直径約1kmの火口湖となった。これが現在の小沼である。小沼はその後に侵食によって湖水がガラン沢(粕川)へ流出し、いまは直径300メートルほどに縮小している[24]。標高1000メートル以上の地域ではミズナラが代表的である。山頂付近では、角閃石安山岩が風化した酸性土壌のためミズナラが成長できず、シラカバの純林が形成されている[25]。大沼の周囲では針葉樹のコメツガがみられる。これは、大沼が数千年前まで今よりも大きく、湖面が高かった頃に形成された湖底堆積物の土壌に生育しているもので、現在の湖面から概ね30メートル高い位置まで分布している。これはミズナラ林に遷移する途中の段階の植生である[25]。大沼の南東に位置する覚満淵の周辺はミズゴケやモウセンゴケ、ニッコウキスゲなどを中心とした湿原になっている。湿原の北側には泥炭が2メートルから3メートルの層を形成しており、高層湿原へと遷移する途上にある[25]。湖の一部だった新坂平は標高が1400メートルから1480メートルに位置している。ここは開拓されて乳牛を飼育する牧場(赤城白樺牧場)となった。この一体にはレンゲツツジが生育している。毒性があるレンゲツツジを乳牛は食べないので、結果としてレンゲツツジだけが牧場の敷地内に群落状に残ることになり、これが春の名物になっている[25]。貝類ではマルタニシ[26]、魚類ではワカサギ、ヘラブナ、コイ、ウグイ、ギンブナ、モツゴ、ドジョウなどが分布している[1][3][26]。ウグイは繁殖期に覚満川を遡上する[26]。両生類ではヒキガエル、ヤマアカガエル、ツチガエルが生息[26]。鳥類ではコガモがつがいをつくる[27]。増加に伴って水質の劣化がみられ、宿泊施設からの排水の流入の影響が大きい。栄養塩に基づく分類では中栄養湖から富栄養湖へ遷移した[3]。赤城大沼は群馬県によって環境基準の類型が指定が行われている。1973年(昭和48年)に「湖沼A」を「5年以内で可及的速やかに達成」すべきものと指定を受けた。その後、1986年(昭和61年)に「累計II」を「5年以内で可及的速やかに達成」すべきとされた[28]。2014年(平成26年)の調査でも環境基準を達成していない。しては、2010年(平成22年)に「湖沼生物A」を「直ちに達成」となった[28]。2011年には、東日本大震災に伴う原発事故の影響で赤城大沼で釣り上げたワカサギから放射性セシウムを検出、釣りは可能だが持ち出しは「自粛」となり、事実上の禁漁となった。神と日光(栃木県)の神(二荒山)が、赤城大沼や中禅寺湖をめぐって争ったとする伝承がある。この伝承にはさまざまな亜種があり、北関東地方の各地にこれにまつわる伝承の地がある。両神はかねてから仲が悪く、武力をもって衝突したり、ムカデや大蛇に化身して戦ったりした。戦場ヶ原がその戦地であるといった伝承や、坂上田村麻呂や鹿島神、猿丸が加勢したというエピソードもあるが、大筋では赤城山の神が敗れる物が多い[31]。これらの伝承は古代における上毛野国造と下毛野国造との領地争いや利水権をめぐる争いを反映したものであるとみなす者もある[31]。(室町時代に成立)には、赤城大沼と榛名湖をめぐる伝承が採譜されている[32]。上野国に「高野辺家成」(高野辺大将)という公卿が配流された。娘たちの母はやがて亡くなり、高野辺大将は信濃国から後添いを迎えた。その後、高野辺大将は罪を免じられて上野国国司に任じられ、娘達を継母に委ねて出仕した[31]。ところがこの継母は3人の娘を疎んじ、弟の更科次郎兼光に命じ、3人の娘を殺害させた。長女の淵名姫が利根川に沈められて殺されると、次女の赤城姫は赤城山へ、末娘の伊香保姫は榛名山(古名:伊香保山)へ逃げた。赤城姫は赤城大沼の竜神(または「晻佐羅魔女」)によって赤城明神に転生し、伊香保姫は榛名湖の竜神によって榛名明神となった[31]。3人の娘には都に出仕していた実弟がおり、事態を知って上野へ引き返すと更科次郎兼光を討ち、継母を捕らえて信濃に追放した。継母はその後冠着山(姥捨山)で死んだという[31][33]。この弟は、赤城大沼の畔で、神となった淵名姫と赤城姫(赤城大明神)に再会を果たした。このとき淵名姫を乗せていた鴫は大沼に降り立って小鳥ヶ島へ姿を変えたという。弟はその後、庵を結んで3昼夜にわたり姉を祀った。その地を「三夜沢」と称したという[31]。成立した『延喜式神名帳』(延長5年・西暦927年)には、上野国の名神大社として「赤城神社」が記載されている(式内社)。赤城山の周辺には「赤城神社」と称する主要な神社が3社あり、いずれを『延喜式神名帳』の赤城神社とするかは見解が分かれている。赤城山山頂の赤城神社はその一つである。この赤城神社がいつ創建されたものであるかは不詳[2]。境内の安山岩製の宝塔(赤城塔)には応安5年(1376年)の銘がある[36]。9]に豊城入彦命が創建したとする[34]。神社では大同元年(806年)に地蔵岳中腹から大沼の湖畔へ遷宮したという記録を有するとしており[6][35]、湖畔の地名「大洞」はこの年号に由来するという[35]。近世には前橋城(厩橋城)の歴代の城主の崇敬を受けており[2]、酒井家の時代には社殿造営を5回行っている[34]。6柱を祭神としている[2][34]。氷上ワカサギ釣り(2月)明治時代から観光地として知られており、大正時代になると冬季スポーツの開催地として知られるようになった[2]。登山客が訪れる山だった[37]。昭和初期には本格的な観光開発が始まり、公共交通機関や道路が整備され手軽な観光地となった。春の新緑、秋の紅葉など、四季を通じて観光客が集まる[2][37]。関東近郊では、自然に結氷する湖としてはもっとも早い時期から氷が張ることで知られている[3]。このため昭和初期までは採氷・製氷が行われていたほか[3][37]、湖水を取水して天然水として利用されていた。スケート地としても早くから知られていた[2]。一年を通じて釣りを楽しむことができ、とりわけ冬季の氷上ワカサギ釣りは赤城大沼の名物とされている[3]。このほか夏季にはボート遊びなどが行われる[2]。湖周辺はミズナラ、シラカバ、ブナなどの落葉広葉樹林となっており、春の新緑、秋の紅葉が楽しめる[3]。6月中旬のレンゲツツジの見ごろにあわせてツツジ祭りも行われる[38]。毎年8月初旬には、赤城神社の例夏大祭(8月8日)にあわせて「赤城山夏祭り」が開かれ、沼の神に神饌を献じ、緋鯉を供える。例祭のある週末には湖上で花火大会などが行われる[38]。このほか8月下旬にはマラソン大会、冬季にはワカサギ釣りの祭りが催されている[38]。赤城山では、明治元年に湖畔に定住をはじめたという「猪谷旅館」と「青木旅館」が知られている[39]。1915年(大正5年)には志賀直哉が投宿している[40]。1986)がその建設を請け負った。志賀直哉はここで5月から9月まで夫妻で滞在し、小説『焚火』の構想を練ったという[40]。Kさんは氷蔵から楢の厚い板を抱えて来た。四人は大きい樅の木に被われた神社の暗い境内を抜けて行く。「お湯にお入りなさい」と声をかけた。樅の太い幹と幹の間に湖水の面が銀色に光って見えた。小舟は岸の砂地へ半分曳き上げてあった。昼の雨で溜まった水をKさんが掻き出す間、三人は黒く濡れた砂の上に立っていた。Kさんは抱えて来た厚い板を船縁のいい位置に渡して、「お乗り下さい」と云った。