斧头湖流域的地质构造地处扬子台坪、大冶台褶带、武汉台褶束金口背斜南翼，以及鄂东隆起带，位于大幕山复式背斜北西部，从属于鄂南西向构造通山槽皱带。斧头湖北、东、南三面为丘陵山冈，湖西面为冲积平原和滨湖地区；湖形似斧。

斧头湖水系属亚热带大陆季风气候，四季分明，雨量充沛。由于幕阜山脉面对季风暖湿气流来向，地形抬升，促成该区域成为湖北省多雨和暴雨区之一。由于降雨量在时空上分布不均，湖区降雨量自西北平原向东南山地递增。多年平均降水量为1282~1473毫米，降水时间主要集中4—9月。

斧头湖最大湖水深4.3米，平均水深2.9米；湖岸线长430千米；正常蓄水位21.5米，湖容积3.05亿立方米。全流域承雨面积1238平方千米；多年平均来水量9.28亿立方米。1998年长江流域特大洪水，斧头湖出现历史最高水位24.59米（8月20日）。

20世纪60年代以前，斧头湖水质没有工业污水和城镇生活污水的影响，水质较清，地表水达Ⅱ类水质标准。2000年，斧头湖水质实测水质为Ⅱ类。2012年，实测水质为Ⅲ一Ⅳ类。

斧头湖湖区鱼类有鲤鱼、青鱼、草鱼、鲢鱼、胖头鱼、鳊鱼（武昌鱼）、鲫鱼、黄颡鱼、银鱼、鳜鱼、红尾鱼乌鱼、圆吻鲴等53种，是武昌鱼、青虾、中华鳖、圆吻鲴等鱼类的重要保护基地。

斧头湖有水鸟44种，其中有国家一级、二级保护水鸟多种，如中华秋沙鸭、西伯利亚红嘴鸥、环颈雉、大雁等。

斧头湖有浮游类植物7门61种，浮游动物44种，底栖动物19种；水生维管束植物104种4变种，108个分类群，隶属38科65属。其中，蕨类植物4科4属4种，双子叶植物22科31属48种3变种，单子叶植物12科30属52种1变种。108个分类群中，挺水植物65种，浮叶植物15种，漂浮植物9种，沉水植物19种。以上植物组成12个主要水生植物群落类型。水草类植物中，主要有莲藕、菱角、蒿笋、芦苇、水葫芦、水浮萍、金鱼草、担草、蒲芹等；有国家二级重点保护植物3种（粗梗水蕨、野菱、莲藕）。

斧头湖流量最大的一条河流是淦河，亦称淦水。该河发源于通山县万家乡门楼村，向北流经77.9千米的弯曲河床，潺流至咸宁市咸安区官埠桥镇龚家懈后注入斧头湖。其中，淦河沿途接纳了柏墩河、黄水河、龙潭河、杨下河、浮山河、洞口河横沟河等小河的来水，累计汇入湖泊的来水面积854平方千米。北枫港、贺胜河、王生茂河等小河流是入斧头湖流量较小的河流，均从湖泊东北方汇入湖内，累计来水面积384平方千米。

斧头湖水从新河口流入金水河，通过33千米的金水河床，往北潺流至金口镇的金水闸。非汛期，开启金水闸，湖水自流入江；汛期，江、湖水位较高时，关闭金水闸，由金口泵站排入长江。

斧头湖流域是湖北省粮、棉油、渔、蔬菜生产基地。2012年，斧头湖流域工农业总产值达408.47亿元。进入21世纪，斧头湖流域被湖北省人民政府定为湖北省“两圈一带”及“两型社会”改革试验区。

截至2012年末，斧头湖区周边有专业渔民和半农半鱼渔民6万余人，其中有两个单纯渔业村，纯渔民4506人，20世纪90年代，湖区全年渔业收入不到1000万元，到2012年跃升至6000万元，占沿湖居民总收入的35%以上。

1956年，孝感行署设立西凉、斧头湖管理局，驻嘉鱼县新街镇，主要管理西凉湖、斧头湖渔业养殖和湖面捕捞。由于斧头湖是跨界湖泊，湖北省人民政府于1982年11月设立湖北省斧头湖管理站，隶属省水产局，办公地点设在武昌县山坡镇大嘴村。1995年5月，斧头湖管理站迁至咸宁市东门渔场。2004年8月，斧头湖管理站更名湖北省斧头湖管理局，下设麻花嘴、伍家嘴、大嘴、梅花洲4个渔政站。

2010年起，咸宁市、县林业部门根据国家湿地保护与管理有关法律法规，开始对斧头湖湿地的勘察、调查摸底。国土部门加强湖区周边的采矿管理，规定在湖区周边1000米以内不许开采任何矿产资源。2010年，咸宁市人民政府在市水务局内增设湖泊科。2012年10月1日，《湖北省湖泊管理条例》颁布。21世纪以来，咸宁市加强湖泊和入湖主要河流的管理。2012年，咸安区水利局成功拆除违建鱼池3.33平方千米，扩宽河道110米。

2023年5月，湖北省副省长陈平担任斧头湖河湖长。

2024年，武汉市委市政府审议通过《武汉市湖泊综合治理工作方案》，在斧头湖等生态区和部分建设区湖泊的重点区域，建设环湖道路及植被缓冲带。

笔峰塔位于斧头湖南宝塔镇严家嘴，始建年代不明，尚存之塔为清道光十八年（1838年）重建。塔为砖石结构，八角七层楼阁式空心石塔，塔高17米，内设66级石阶绕上五层。底层南壁设高2米、宽0.8米的券门，额题“直达蟾宫”。北面临门凿石为龛，龛顶饰双龙戏珠，并饰图案。北壁嵌石碑一方，高40厘米，宽80厘米，其文为重修此塔时，由在任县令所撰。五层以上已封固，六层、七层闭不可攀。五层天顶镌八卦图。除底层外，每层有圆窗4个塔内有石板台阶至四层眺望。

雷打半边山遗址位于湖东南咸安区官埠桥镇永利村伍家湾。面积约6000平方米，文化层厚约1.5米。遗物以红陶为主，灰陶次之，黑陶少许。纹饰以绳文为主，粗绳较多，次为细绳纹和间断绳纹等。可辨器形的有罐、鼎豆（古代食器）和鬲等，年代约为新石器时代石家河文化至春秋之际。

孙郭胡城址位于咸安区向阳湖镇铁铺村孙郭胡对面岗地，为全国第二批文物普查中发现的古遗址，普查时发现筒瓦和文化层堆积，并作为东周时代遗址保护。2006年，武广高铁规划从遗址南50米经过，湖北省文物考古研究所对此处遗址进行保护性发掘清理，发现了城垣、城楼护城壕、烽火台，并出土了大批铜箭镞、铜戈、铜剑等器物。

南宋农民军领袖杨么，有一把宣花大金斧，重达九九八十一斤。他用此斧砍杀朝廷官兵，打了许多胜仗。后来，杨么被官兵围至斧头湖，官兵中敢捉杨么的不多，想得此斧的却不少。众官兵要杨么交出斧头，才能活命。杨么一想，命都没有了，还留此斧何用？于是他把斧头丢进湖中，顿时湖面像煮开了的水，冒着热气。斧头落水的地方长出了一座山，远远望去就像一把插在湖里的斧头，后人遂把这座山取名斧头山，山下的湖形似斧头，俗称“斧头湖”。

又传说吴刚有次喝醉了酒，错把桂花树当成梭罗树砍，嫦娥一见急了，便将怀中的玉兔向吴刚抛去，吴刚忙用斧头一挡，斧头碰到兔嘴，兔嘴劈成两瓣。吴刚一时惊慌，斧头从手中丢落到长江边，砸出一个方圆几百里的大坑，天长日久，坑变成大湖，取名“斧头湖”。

（宋）李清照

暗淡轻黄体性柔，情疏迹远只香留。何须浅碧轻红色，自是花中第一流。梅定妒、菊应羞，画栏开处冠中秋。骚人可煞无情思，何事当年不见收。