Den 119 ha store Bagsværd Sø er en næringsrig, lavvandet sø med en middeldybde på 2 m og en størstedybde på 3,5 m. Bagsværd Sø har været kraftigt belastet af spildevand fra de omkringliggende bebyggelser. Et rensningsanlæg blev etableret på søens sydside 1936‑37, og fra 1960 sørgede en ledning for at lede spildevandet uden om søen, hvilket gradvis forbedrede vandkvaliteten. Søen er dog stadig ret næringsbelastet og uklar.
Den kraftige forurening med spildevand betød, at en stor del af undervandsvegetationen forvandt i midten af 1950’erne. Siden er vandplanterne begyndt at vende tilbage, og især i søens vestlige del findes der i dag tætte bestande af bl.a. akstusindblad. Dertil kommer gul og hvid åkande, hvis flydeblade visse steder dækker store dele af søens overflade.
Fiskebestanden omfatter ål, gedde, skalle, rudskalle, brasen, løje, regnløje, karpe, suder, karusse, aborre og hork. I 1952 blev sandart udsat i søen og har i dag en tæt bestand. Søens ynglefugle tæller bl.a. toppet lappedykker, knopsvane, grågås og hvinand. Desuden raster bl.a. hvinand, troldand og stor skallesluger på søen i vinterhalvåret og under trækket.
Det er muligt at gå eller cykle hele vejen rundt om søen, og sejlads med robåde, sejlbåde, kanoer og kajakker er tilladt. Lystfiskeriet er også udbredt på søen, som især er kendt for sine mange sandarter.
Bagsværd Sø blev sammen med Lyngby Sø fredet i 2013. Fredningen dækker et samlet areal på 297 ha og omfatter også søernes omgivelser.
Roere træner på Bagsværd Sø med Norske Hus i baggrunden. Bagsværd Sø er Danmarks nationalstadion for roning, kano- og kajaksport.
