Le lac de Villegusien est une vaste nappe de près de 200 hectares pour 2 kilomètres d'étendue maximum. Sa profondeur est modérée (9,70 mètres).
Le flux du bassin le plus grand (8 650 hectares), drainé par la Vingeanne et le Valinot, est abondant. L'essentiel du volume d'eau reçu, dépassant la capacité de stockage du réservoir (8 338 000 m3) transite durant l'hiver.
Le lac peut déverser 8 178 000 m3 sur le versant Saône uniquement.