La cuenca del lago es una depresión estructural formada por el levantamiento orogénico en el periodo terciario. Una porción considerable del territorio está ocupada por el lago (13.280 km2). Las costas del mismo presentan características diferentes: al noroeste superficies planas y onduladas, al noreste un sector de colinas y lomas con áreas de terrenos lisos. La zona sur es una planicie semicircular, con un relieve semejante al del sur de la Guajira, con llanuras aluviales. Hacia el oeste se localizan las sierras de Perijá y de Valledupar, paralelas entre sí y con alturas superiores a los 3.000 metros.

Las llanuras aluviales son drenadas por numerosos ríos pertenecientes a la vertiente del Caribe que desaguan en el lago.