태백산맥의 서쪽 사면에서 북한강ㆍ소양강ㆍ공지천(孔之川) 등이 합류하는 하곡 지점에 형성되었으며, 북한강 유역에서 가장 큰 분지이다.
동쪽에는 마적산(馬蹟山, 610m)ㆍ대룡산(大龍山, 899m)ㆍ수리봉(守理峰, 645m), 서쪽에는 계관산(鷄冠山, 665m)ㆍ삼악산(三嶽山, 645m), 남쪽에는 금병산(金甁山, 652m)ㆍ향로봉(香爐峰, 315m), 북쪽에는 수리봉(水利峰, 650m)ㆍ용산(龍山, 565m) 등이 병풍처럼 둘러싸고 있어 외부와의 소통은 북한강과 소양강의 하곡을 통해서만 가능하다.
주변 산지는 경질(硬質)의 경기변성암복합체에 속한 호상편마암과 춘천누층군에 속한 편마암류가 자리하고 있는데 반하여 분지지역은 쥐라기에 관입한 대보화강암에 속하는 춘천화강암(春川花岡岩)으로 구성되어 있어, 풍화에 약한 화강암의 차별침식(差別浸蝕)에 의하여 전형적인 침식분지가 형성되었다.
분지의 주변 산록 가운데 특히 남동부와 남서부에는 대규모의 산록완사면이 형성되어 있어 거의가 밭이나 과수원으로 이용되고 있다. 한편 북한강과 소양강의 합류지점 부근에는 기름진 충적지가 형성되어 있어 농업의 중심지를 이룬다.
분지의 3개 지협부(地峽部 : 두 개의 육지를 연결하는 잘록하게 된 육지부)에 춘천댐(1965)ㆍ의암댐(1967)ㆍ소양강댐(1973) 등의 댐이 축조되어 수력발전ㆍ용수공급ㆍ관광 등 다목적으로 활용되고 있으며, 특히 의암댐은 분지의 중앙부를 호수화 하여 춘천시를 호반도시로 만들었다.
교통은 철도로서 경춘선이 있으며 2009년 복선화공사가 완료되었고, 간성∼인천간 국도가 서울로 통하고, 화천과 홍천 방면으로 연결되는 국도와 소양댐에서 양구ㆍ인제 방면으로 연결되는 수로가 있다. 2004년 서울에서 춘천을 거쳐 양양으로 연결되는 고속도로가 착공되고, 하남∼춘천 구간이 2009년에 개통되면서 수도권과의 교통이 획기적으로 개선되었다.