Med et areal på ca. 1.700 ha er Mossø Danmarks fjerdestørste og Jyllands næststørste sø. En lille del af søen strækker sig ind i Horsens Kommune i vest, men ellers ligger hele søen i Skanderborg Kommune. Den langstrakte sø er ca. 10 km lang og 2 km bred og ligger i Det Midtjyske Søhøjland i en øst-vest-gående tunneldal, som også rummer Salten Langsø i vest og Skanderborg Sø i øst. Mossø er opdelt i to bassiner: et lavvandet bassin i vest og et dybt bassin i øst. De to bassiner deles af en lavvandet tærskel, der fra Emborg Odde i nord strækker mod søens sydside. Mossø har en gennemsnitsdybde på ca. 9 m, mens søens dybeste punkt på ca. 22 m findes i det østlige bassin. Gudenå løber til Mossø nord for Klostermølle og forlader søen igen ved Brumege og kommunegrænsen i nordvest. Blandt søens andre store tilløb er Tåning Å og Illerup Å.
Mossø er en næringsrig sø, hvilket bl.a. skyldes et stort opland, der med Gudenås opland når op på hele 624 km2 og både omfatter byer og store landbrugsarealer. En omfattende spildevandsrensning og faldende landbrugspåvirkning har givet renere vand. Som i den øvrige del af Gudenåsystemet er vandet i Mossø desuden blevet klarere, siden den invasive vandremusling indvandrede til området i begyndelsen af 2000-tallet. Det klarere vand har forbedret forholdene for søens vandplanter, der bl.a. omfatter hjertebladet og kruset vandaks, akstusindblad, kredsbladet vandranunkel og tornfrøet hornblad samt flydebladsplanter som hvid og gul åkande. Langs bredden findes rørsump af bl.a. tagrør, smalbladet dunhammer, kalmus og søkogleaks.
Fiskebestanden er stor og varieret, og tidligere kunne flere familier ernære sig ved erhvervsfiskeri på søen. Den omfatter omkring 20 forskellige arter, heriblandt aborre, hork, sandart, skalle, brasen, smelt, søørred, helt, gedde, knude og ål.
Også fuglelivet er rigt. Sorthalset og toppet lappedykker yngler i de store rørskovsområder ved bl.a. Emborg Odde og Lindholm Hoved, ligesom den farvestrålende isfugl har en solid ynglebestand i området. Oftest hører man dens karakteristiske skrig, før den som et blåt lyn suser forbi over vandet. Ved Emborg Odde har også fiskehejren en koloni. Uden for ynglesæsonen er Mossø en værdifuld rasteplads for trækkende vandfugle som blishøne, stor og lille skallesluger samt troldand og hvinand. Desuden er søen et vigtigt spisekammer for havørne, som tager for sig af både fisk og vandfugle.
Mossø og dens omgivelser blev fredet i 1977. Derudover indgår søen i habitatområdet Salten Å, Salten Langsø, Mossø og søer syd for Salten Langsø og dele af Gudenå samt i fuglebeskyttelsesområdet Mossø.
Det er muligt at bade i søen.
