Der Teufelssee ist ein sogenannter Toteissee. Er ist zu- und abflusslos und durch eiszeitlich eingelagerte Toteisbrocken in der Schmelzwasserrinne „Teufelssee–Pechsee–Barssee-Rinne“ entstanden, die das Spreetal mit der Havel verbunden hat. Der Teufelssee ist Teil des Flora-Fauna-Habitat-Gebiets Grunewald. Da der Grundwasserstand im Nahbereich des Sees unterhalb dem nutzungsgerechten Seewasserspiegels liegt, wird dem Teufelssee Grundwasser zugeführt, um eine Grundwasserspiegelabsenkung zu verhindern. Somit wird der Wasserhaushalt des Sees gestützt und das angrenzende Moorgebiet Teufelsfenn vernässt, was zum Erhalt dieses geschützten Biotops beiträgt.
Der See ist ca. 2,4 ha groß und fasst ein Wasservolumen von ca. 72.600 m³. An seiner tiefsten Stelle misst er rund 5,9 m.
An der südwestlichen Uferseite befindet sich die offizielle Badestelle des Teufelssees, nur hierüber ist ein Zugang zum See möglich. Bojen weisen wasserseitig auf das Naturschutzgebiet Teufelsfenn hin, wo das Baden verboten ist.