Le lac de Chalain est situé sur le territoire de la commune de Fontenu, dans le département du Jura (canton de Clairvaux-les-Lacs), en bordure du deuxième plateau, à 30 km de Lons-le-Saunier et 15 km de Champagnole, dans la Région des lacs du Jura français.Il est actuellement le 7e plus grand lac naturel de france.
Ce lac glaciaire est le plus grand lac naturel du département avec un site dans une reculée caractéristique. Ses falaises calcaires de 60 à 80 mètres encadrent le plan d'eau rectangulaire de 232 hectares avec près de 3 km de long, plus de 1 km de large et une profondeur maximale de plus de 30 m (chiffres précis : 2 700 m pour la longueur, 1 100 m pour la largeur et 16,2 m pour la profondeur moyenne). La reculée est orientée est-ouest et débouche sur la combe d'Ain : le déversoir du lac constitue un bief de 2 km, le Bief de l'Œuf, qui entraîne une turbine de production d'électricité avant de rejoindre la rivière.
Il est alimenté par plusieurs sources et résurgences qui parcourent souterrainement le relief karstique jurassien depuis les plateaux supérieurs et les lacs de Narlay et du Vernois.
Le lac contient une épaisse couche de sédiment de type craie lacustre.
Dans sa partie centrale, l'extrémité occidentale du lac abrite sur la
zone de craies lacustres émergées à l'étiage, un rivage de haut intérêt
botanique, avec des espèces protégées et inscrites sur la liste rouge
des espèces menacées, devant faire l'objet d'une protection absolue.
Cette bordure du bas marais calcicole est très vulnérable au
piétinement. l'accès y a donc été interdit afin de protéger ces
complexes paysagers intéressants et sites archéologiques protégés au
titre des monuments historiques
