Является реликтом морского залива. Соединено р. Тонлесап с Меконгом и частично регулирует его сток. В период половодья на Меконге значительная часть его стока поступает в Тонлесап, с началом сухого сезона происходит отток воды из Тонлесапа в Меконг, освобождаются обширные, удобренные илом сельскохозяйственные земли, на которых возделывается рис. Богато рыбой (главным образом семейство карповых). Прибрежная зона густо населена, характерны свайные постройки.
Близ северного побережья Тонлесапа — Ангкор.