В озеро Титикака впадает более 25 рек, стекающих с ледников, окружающих Альтиплано, и вытекает река Десагуадеро, впадающая в бессточное озеро Поопо на территории Боливии. Сток этой реки составляет меньше 5 % водного баланса — бо́льшая часть воды теряется вследствие испарения из-за сильных ветров и солнечного излучения. Солёность воды около 1‰, поэтому Титикака считается пресноводным озером.
Существует миф, который никто пока не смог ни подтвердить, ни опровергнуть — это то, что водоём раньше был частью океана. Впоследствии из-за смещения тектонических плит озеро было отрезано от океана.
Название озера произошло от индейского слова "каменная пума", и его форма действительно имеет некоторое сходство с контуром этого животного.
По другой легенде, название озера произошло из языка индейцев аймара и означает "оловянное поле", что отражает специфический цвет вод этого озера. С озером Титикака связано много древних индейских легенд и преданий.
Имея 194 км в длину и 65 км в ширину, это озеро считалось у инков священным, а острова Солнца и Луны (исп. Исла-дель-Соль и Исла-дель-Луна) в их мифологии занимали одно из главенствующих мест - именно здесь из воды озера вышли первопредки этого легендарного народа (священная скала на Исла-дель-Соль до сих пор является объектом поклонения).