一碧湖は伊東温泉街と大室山の間の高原地帯にある直径600mほどの丸い形をした湖です。その隣にも沼池という名の小さな湖があり、細い水路で一碧湖とつながっています。
一碧湖と沼池は約10万年前の噴火でできた双子の火口湖です。水とマグマが触れ合って生じた爆発的な噴火は「マール」と呼ばれる丸いくぼ地をつくり出しました。爆発的な噴火で作られた大量の細かい火山灰は火口の中にも堆積しました。その結果、このくぼ地は水が抜けにくい環境となり、湖となりました。約4000年前には大室山から流れてきた溶岩が一碧湖に流れ込んで十二連島ができたほか、沼池の南側が溶岩で埋められました。
水辺には県内でも珍しい植物が群生しています。チョウジソウの群生は県内で唯一自生していると言われています。