Der Schwielochsee befindet sich südöstlich Berlins nördöstlich des Spreewaldes. Er wird in seinem nördlichen Teil von der Spree durchflossen, die von Westen einmündet und den See nach Norden in Richtung Beeskow verlässt. Seine Fläche gehört vollständig zur Gemeinde Schwielochsee im Landkreis Dahme-Spreewald.
Der See ist mit einer Wasserfläche von 11,5 km² der zweitgrößte See von Brandenburg.