Wielki Staw położony jest w południowo-zachodniej Polsce, w Sudetach Zachodnich, w paśmie Karkonoszy na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego, w kotle polodowcowym, na północno-wschodnim zboczu Smogorni. Jest to największe polodowcowe jezioro cyrkowe Karkonoszy o powierzchni 8,321 ha wypełniające polodowcową misę, zamkniętą moreną i skalnym ryglem położone na wysokości (1225 m n.p.m.). Maksymalna głębokość stawu osiąga 24,4 m, długość linii brzegowej wynosi 1540 m. Brzegi stawu otoczone są roślinnością subalpejską wierzba lapońska, brzoza karłowata, kosodrzewina. W wodach rośnie relikt epoki polodowcowej poryblin jeziorny, żyje tu wirek Otomesostoma auditivum, traszka górska (najwyższe stanowisko w Karkonoszach) i pstrąg potokowy, a także melanistyczna odmiana ropuchy szarej. Staw charakteryzuje się czystą i przejrzystą wodą. W cieplejszych miesiącach temperatura wody osiąga maksymalnie 14 °C. Przez większą część roku staw pokryty jest lodem. Przez staw przepływa Biały Potok dopływ Łomnicy, którego źródła znajdują się na zachodniej ścianie Kotła Wielkiego Stawu.