Der Tanganjikasee ist der zweitgrößte Süßwassersee der Welt bezogen auf sein Volumen sowie der zweittiefste See nach dem Baikalsee in Sibirien. Sein Volumen beträgt ungefähr 18.800 km³ und seine maximale Tiefe liegt bei 1.470 m. Mit einer maximalen Länge von 673 km und einer maximalen Breite von 72 km erstreckt sich der Tanganjikasee über eine Fläche von 32.893 km².

Der See liegt innerhalb von vier Landesgrenzen, nämlich Burundi, Demokratische Republik Kongo, Tansania und Sambia, wobei die Demokratische Republik Kongo 45 % und Tansania 41 % der Seenfläche umfassen. Der größte Abfluss ist der Lukuga Fluss, welcher in das Congo Flusssystem abfließt. Der größte Zufluss ist der Ruzizi Fluss, der im Norden in den Tanganjikasee fließt und aus dem Kiwusee kommt. Weitere Zuflüsse sind der Kalambo Fluss und der Malagaras Fluss, der zweitgrößte Fluss in Tansania.