Der Große Lychensee ist Teil des Lychener Seenkreuzes, das aus insgesamt sieben Seen besteht. Er ist in der letzten Eiszeit auf natürliche Weise entstanden.

Der See ist etwa 2.900 Meter lang, 2.100 Meter breit, hat eine Fläche von 273 ha und eine maximale Tiefe von 19 Metern. In ihm befinden sich drei größere Inseln: Fischers Werder, Langes Werder und Hohes Werder. Die Uferkante des Großen Lychensees ist nahezu komplett bewaldet.