Situato a 183 metri sul livello del mare, il lago ha una superficie di 82 100 km² (escluse le isole)[2]. La sua area è circa 220 volte quella del lago di Garda (370 km²) ed è maggiore della somma delle aree di Piemonte, Lombardia, Veneto e Trentino-Alto Adige (81 200 km²).
Ha una lunghezza di 563 km, terzo al mondo dopo il lago Tanganica (676 km) e il lago Bajkal (630 km). Il volume d'acqua è di circa 12 000 km³, terzo al mondo dopo il Bajkal (23 000 km³) e il Tanganica (18 900 km³).
Lo sviluppo costiero è di 2 938 km, isole escluse[3]. La profondità massima è di 406 metri, inferiore di quattro metri rispetto a quella del lago di Como in Italia. Il limnologo americano J. Val Klump fu la prima persona a raggiungere il punto più profondo del lago, il 30 luglio 1985, in una spedizione scientifica.
Immissari
Numerosi fiumi sono immissari del lago, fra di essi il Sand.
La coste del lago Superiore rientrano per circa il 65% in territorio statunitense e per circa il 35% in territorio canadese e sono suddivise tra gli stati del Minnesota, del Wisconsin, del Michigan e dell'Ontario.
L'isola più grande è Isle Royale (535 km², appartenente allo stato del Michigan pur essendo molto più vicina al Minnesota e al Canada). Altre grandi isole sono Madeline Island nel Wisconsin e Michipicoten nella provincia canadese dell'Ontario.
Le dimensioni del Lago Superiore rendono possibile un clima oceanico localizzato, simile al clima della Nuova Scozia. La massa d'acqua aiuta infatti a limitare le forti escursioni termiche tipiche del Nord America, ad eccezione delle irruzioni di correnti artiche invernali che gelano quasi totalmente il bacino. Le temperature sono dunque leggermente più miti delle regioni circostanti e creano un effetto di condensazione col vento polare chiamato lake effect snow o bourrasque de neige. Inoltre, le colline che delimitano il lago formano un incavo che trattiene l'umidità e la nebbia, soprattutto nei periodi più freddi.
La temperatura superficiale dell'acqua si sarebbe riscaldata dal 1979 di 2,5 °C: ciò è stato attribuito al riscaldamento globale. Tuttavia c'è da tener conto che il conteggio è partito dagli anni settanta, quando cioè si sono registrati i più freddi inverni mai riscontrati con misure regolari, e che si è preso come secondo parametro un'oscillazione termica nel pieno di un innalzamento di temperatura anomalo per la zona. Non si ha peraltro certezza sull'accuratezza delle misurazioni.