石臼湖位于长江与太湖流域之间的低地。古丹阳大泽逐渐淤积，分化为较小湖泊，石臼湖便是其中之一。皖南山地来水汇入湖区，再经河道向西流往长江；东面的胥河穿过丘陵，通向太湖流域。附近固城湖也是这一江湖水网的一部分。