Озеро находится в Красноармейском районе Челябинской области, восточнее Челябинска южнее Курганского шоссе. На северном берегу Второго озера находится посёлок Петровский (Петровка), на юго-западном берегу — сады «Тракторосад № 4».
Западнее Второго озера располагается Первое озеро, восточнее — Третье озеро и Четвёртое озеро, а южнее — озеро Шелюгино.
Второе озеро корытообразное, обладает плоским дном, выстланным рыхлым тёмно-серым илом. Берега ровные, пологие без островов. Местные жители ловят рыбу.
До начала промышленного развития Челябинска озеро было меньшим по размеру, в XVIII веке площадь озера составляла 11,1 км² и пересыхало в засушливые годы. Глубина составляла около 1 м. Стоки из Челябинского промышленного узла поступали через канал из озера Шелюгино. Уже с 1937 года произошло значительное повышение уровня воды и к 1950-м гг. уровень воды поднялся настолько, что началось подтопление населённых пунктов по берегам озера. С 1951 излишки воды стали поступать в реку Миасс по специально прорытому для этой цели каналу. Минерализация вод озера меняется от 0,9 до 1,3 г/л. В начале 1970-х гг. вода была сульфатной, к настоящему времени вода хлоридная. Отмечается превышение ПДК по меди, нефтепродуктам и органическим соединениям, повышенное содержание фторидов.