Название озера буквально переводится с кхмерского как «большая свежая вода»; в западных источниках озеро Тонлесап часто фигурирует как «Большое озеро». На протяжении большей части года озеро сравнительно невелико (около 2700 км²) и имеет не более метра глубины. Однако во время сезона дождей воды реки Тонлесап, вытекающей из озера и впадающей в Меконг, поворачивают вспять, в результате чего территория озера достигает 16 000 км², а глубина — 9 метров, затопляя окрестные поля и леса. Благодаря этому создаются хорошие условия для рыбы и для рыбной ловли: озеро Тонлесап — один из наиболее продуктивных пресноводных ресурсов для добычи рыбы в мире. Кроме того, после схода воды на окрестных землях оседает плодородный ил, существенно улучшая условия для сельского хозяйства.
На озере живут люди, причём непосредственно на озере. Здесь есть единственное каменное здание, оно стоит на высоких сваях — это буддийский храм. Все же остальные строения — плавучие и мигрируют в течение года по озеру. Кроме лодок и плавучих домов местных жителей, здесь есть несколько кафе для туристов, которых возят сюда из Сиемреапа, есть даже католическая церковь. Местные жители, по сути, всю свою жизнь проводят на воде.
