Formowanie się środkowej części jeziora Tanganika rozpoczęło się 12–9 mln lat temu, a północnej 8–7 mln lat temu. Południowa część powstała w wyniku plioceńskiego (4–2 mln lat temu) wypiętrzenia zrębu zachodniego obrzeża jeziora, czego efektem było utworzenie rowu tektonicznego. Jego dno zostało wypełnione wodami płynącymi z kotliny Uniamwezi. Głębinowa część powstała około 6–5 mln lat temu. Jezioro Tanganika należy do dorzecza Konga. Połączenie stanowi rzeka Lukuga. Przy niskim poziomie wody w jeziorze przepływ do Lukugi ustaje i Tanganika staje się jeziorem bezodpływowym.
Jezioro jest otoczone wysokimi górami, miejscami dochodzącymi do brzegów jeziora. W takich miejscach brzegi są skaliste, często bardzo strome. Szerokość jeziora waha się od 20 do 80 km. Temperatura wody przy powierzchni utrzymuje się w granicach 24–29 °C. Woda w jeziorze charakteryzuje się odczynem zasadowym (pH 7,5–9,2) i wysoką twardością (twardość węglanowa 7–11°n, twardość ogólna 16–18°n). Środowisko przyrodnicze Tanganika posiada bogatą faunę: krokodyle, hipopotamy, wiele gatunków ptactwa wodnego. Jezioro znane jest z wielu gatunków ryb, w większości endemitów, głównie z rodziny Cichlidae (pielęgnicowate – ponad 200 gatunków, m.in.