Mit rund 3.800 Metern über dem Meeresspiegel ist Lake Titicaca einer der am höchsten gelegenen Seen weltweit. Er liegt „eingeklemmt“ zwischen zwei Bergketten der Anden und wird nur in geringem Umfang entwässert. Aus diesem Grund haben sich in den letzten 25.000 Jahren große Mengen an Sedimenten im See abgelagert. Diese Ablagerungen sind von unschätzbarem Wert für die Erforschung des Paläoklimas.
Der Wasserspiegel des Titicaca-Sees hängt stark von den gerade herrschenden Wetter- und Klimabedingungen ab. Vor allem in El Niño-Jahren schwankt der Wasserspiegel meist erheblich.
Durch den geringen Abfluss aus dem See sammeln sich viele Nährstoffe im Wasser an. Sie stammen in erster Linie aus den Abwässern der Landwirtschaft und umliegender Gemeinden. Wie diese NASA-Aufnahme vom 5. Mai 2004 zeigt, kann es durch das enorme Nährstoffangebot manchmal zu größeren Plankton-Blüten (erkennbar an der Grünfärbung des Wassers im unteren mittleren Bildbereich) kommen.
