Котловина озера представляет собой сильно расширенный участок р. Таймыры, заполнившей тектоническую трещину, которая образовалась в период таяния ледникового щита. В озере насчитывается до 10 островов, наиболее крупным из которых является о. Ботлин протяжённостью до 3–4 км.
Котловина озера Таймыр обязана своим происхождением активной в настоящее время структуре предтаймырского желоба, разделяющего горы и низменность, и разломам север-северо-западного простирания, разделяющим Восточный и Центральный Таймыр.
