Водосховище утворилося в результаті спорудження греблі Дніпровської гідроелектростанції (Дніпрогесу) в 1931 р. У 1941 р. в ході військових дій гребля Дніпрогесу була зруйнована і водосховище перестало існувати. Вдруге воно виникло після відновлення греблі в 1947 р.
Обсяг водосховища - 3,2 км3, площа - 420 км2, довжина - близько 170 км, ширина - від 0,6 км у районі затоплених порогів до 3,5 км у верхній частині, середня глибина - 8, найбільша - 45 м. Водоймище характеризується гарною проточністю - водообмін здійснюється 12-14 разів на рік. Спрацювання рівня за рік становить 0,5-1 м. Площа мілководь (до 2 м) - 36%.
У водосховищі розрізняють верхню і нижню ділянки. Перший простягається від греблі Дніпродзержинської гідроелектростанції до р. Дніпропетровська і являє собою злилися воєдино заплави Дніпра та його притоки Самари, які були покриті луками, лісами, численними озерами та протоками, зарослими рослинністю. В даний час тут утворилася мілководна затока (глибини не перевищують 4-6 м). Правий берег цієї ділянки високий, місцями обривистий, лівий - низовинний. Грунти дна переважно чорноземні, мулисті і лише на колишньому руслі Дніпра піщані. Яскраво виражена течія зберігається майже на всій ділянці.
Нижче Дніпропетровська розташована глибоководна частина водосховища, що займає весь колишні порожисті ділянки Дніпра, на якому налічувалося дев'ять порогів і більше 30 підводних кам'яних гряд. В даний час берегова лінія цієї ділянки порізана численними вузькими і глибокими затоками, що утворилися в результаті затоплення балок, ярів і долин невеликих річок. Дно піщане і кам'янисте, місцями вкрите шаром мулу. Перебіг з наближенням до греблі сповільнюється.
Верхня мілководна частина прогрівається і охолоджується швидше, ніж нижня глибоководна. У найбільш глибоких відкритих плесах спостерігається розшарування товщі води по температурі. Рівні води підтримуються більш-менш рівномірно, що обумовлено регулюючим впливом водосховищ, розташованих вище. Вітрові рухи води виражені нечітко, висота хвиль може досягати 2 м.
Рослинність розвивається переважно в верхній мілководній частині водосховища. У нижній частині вона зосереджена в вершинах заток, захищених від хвиль. Найбільшими притоками є Оріль, Самара і Мокра Сура.
Після спорудження греблі Запорізького водосховища в складі рибного населення частіше стали зустрічатися плітка, щука, сом, лящ, в’язь і окунь.
