长白山天池位于长白山主峰火山锥体的顶部，南北长4400米，东西宽3370米，池面面积9.82平方公里，其中水面面积8.14平方公里，湖面海拔2189米。
天池是中国最大的火山口湖，也是世界第二大高山湖泊。长白山天池水面海拔2189米，比黄海最低处还要低139米，堪称世界之最的高山湖泊。
天池在长白山火山喷发时形成，是火山口积水形成的。长白山主峰火山锥体高程为2691米，破火山口深度为100多米，其西北侧偏后5度、海拔约2100米处，锥体顶部有缺口，深约450米，天池水由此缺口溢出，当火山再次喷发时，破火山口就成为“漏斗”，积水成湖。
天池在十六世纪是一个深达600多米的古熔岩槽谷，在十六世纪末期长白山火山一次大规模喷发后，熔岩槽谷被填平，并在顶部形成一大凹地。
以后火山熔岩流再度堵塞凹地，积水成湖。长白山火山在历史上有过多次喷发记录，130张中国历史上的喷发记录图证实长白山火山现在的休眠状态。
然而1199年到1208年、2208年到2209年两次喷发记录中提到天池水“咸腥”和“腥臭”，说明天池曾发生过火山喷发。
所以长白山天池可能是由于火山作用而形成。然而最新的地质考察结果表明长白山天池是侵入岩的产物。如果按这种说法成立的话，那么长白山天池就根本不是火山口湖，而是由于岩浆侵入后形成的凹地积水而成。
凹地积水成湖的原因是：当火山熔岩在前进过程中遇到地下水，或遇到地表水下渗补给时，水深随岩浆流动而加深。当熔岩流动受阻时，积聚的水量达到不能排除时便形成破火山口湖。