Plus grand lac salé d'Australie méridionale, entre les monts Flinders et Musgrave, d'une superficie totale de 9 300 kilomètres carrés, le lac Eyre est situé dans le sud-ouest du Grand Bassin artésien, vaste cuvette d'environ 1 140 000 kilomètres carrés, qui abrite d'autres lacs salés plus ou moins temporaires et de moindre superficie. Alimenté uniquement par des rivières temporaires, le lac, en général asséché, représente le point le plus bas de l'Australie. Il a été découvert en 1840 par l'explorateur anglais Edward John Eyre, qui lui a donné son nom, mais son étendue n'est connue que depuis les années 1870.
Le lac, dont le niveau le plus bas se trouve à 15 mètres en dessous du niveau de la mer, est divisé en deux ensembles : la partie nord (144 kilomètres de longueur sur 65 kilomètres de largeur) rejoint par l'étroit Goyder Channel la partie sud (65 kilomètres sur 24 kilomètres).
La région ouest du lac laisse fortement penser que la cuvette saline actuelle est le résultat d'un affaissement de la surface terrestre, il y a environ 30 000 ans, qui bloqua un ancien débouché vers l'océan austral, mais la dépression tectonique qui l'abrite date, elle, du Mésozoïque supérieur (environ 70 millions d'années). Aujourd'hui, l'eau qui rejoint le lac s'évapore rapidement, déposant sur le fond lacustre une fine couche saline de sel gemme et de gypse.
Le lac Eyre ne s'emplit totalement d'eau qu'en moyenne deux fois par siècle, mais les submersions partielles sont beaucoup plus fréquentes. Quand il est totalement submergé (comme en 1950, 1974 et 1984), le lac met environ deux ans à s'assécher de nouveau. La région connaît, en effet, des pluies très faibles et irrégulières, avec des précipitations annuelles en moyenne inférieures à 125 millimètres. Le lac est alimenté par un vaste bassin versant continental, mais le taux d'évaporation y est si élevé que la plupart des cours d'eau s'assèchent avant d'atteindre le lac. Les eaux de la Diamantina et des autres rivières temporaires ne peuvent donc nourrir le lac qu'au terme de pluies abondantes.
Le dépôt salin du lac Eyre s'épaissit dans la partie sud, où il peut atteindre environ 50 cm d'épaisseur. D'une surface particulièrement égale, il est très apprécié des chasseurs de records mondiaux de vitesse motorisée terrestre. En 1964 notamment, le Britannique Donald Campbell y a effectué une pointe à plus de 648,6 kilomètres par heure avec sa « voiture fusée » Bluebird – en 2008, le record de vitesse reste de 1 227,7 km/h établi par Richard Noble en 1997 dans le désert du Nevada.
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