メグマ沼は稚内市街地から国道238号線を東へ15 km程のところにある、海岸線の後退と砂丘の発達によってできた海跡湖である。昔からメグマ沼周辺は、地元の人らから「主の住む沼」と呼ばれていた。

メグマ沼は湖面標高7.1 m、湖面積0.25 km²、最大水深1.8 mの浅く小さな淡水湖である。

沼の西側は湖岸に隣接して低層湿原と高層湿原から成るメグマ沼湿原 ^[1] が広がっている。沼の東側から南側にかけて標高30 m前後の台地に囲まれている。地形図上 ^[2] では台地の谷筋に沼につながるいくつかの小河川が確認される。流出河川は北方のメグマ川で、増幌川を経て宗谷湾に注ぐ。また、沼の北東側（集水域外）に稚内空港が隣接している。

集水域の土地利用は農用地が全体の約38％と最も大きく、沼の東側から南側にかけての台地上は牧草地となっている ^[3]。農用地に次いで荒地が約28％で、そのほとんどはメグマ沼湿原である。そのほか、森林が約13％、その他（ゴルフ場）が約11％となっている。

湖水は褐色を呈しており、COD濃度も高く、腐植物質の影響を受けていると考えられる。2023年6月の調査時のTNとTP濃度はそれぞれ1.13と0.092 mg/Lであり、それぞれ過栄養と富栄養のレベルにあった。栄養度は1980年代や1990年代から明確な変化は見られていない。過去の調査では、Chl-a濃度が100 μg/Lを超える高い値を示すことがあったが、2023年6月の調査時は39 μg/Lであった。

2023年6月の水質鉛直プロファイルでは水温、溶存酸素、電気伝導度とも鉛直方向に一様であった。

メグマ沼及び周辺の湿地等は北海道の自然景観保護地区に指定されている ^[4]。メグマ沼の湖岸とメグマ沼湿原を散策する木道が整備されており、エゾカンゾウやヤマドリゼンマイなどの植物が見られるほか、ツメナガセキレイ等の草原性鳥類が多く生息している ^[5]。