Di dalam kawah hasil letusan Gunung Samalas terdapat Danau Segara Anak yang berbentuk bulan sabit, terletak pada ketinggian sekitar 2.009 m dpl dengan luas permukaan sekitar 11,126 hektar dan kedalaman 160–230 meter. Akibat erosi di puncak gunung dan masuknya material dari letusan tahun 1944, kedalaman danau ini berkurang menjadi hanya sekitar 200 m. Sebuah penelitian pada tahun 2007–2008 menunjukkan bahwa kedalaman maksimum danau ini sekitar 205 meter. Dengan suhu air danau yang 5–7°C lebih tinggi daripada suhu lingkungan, danau ini kemungkinan merupakan danau vulkanik berair hangat terluas di dunia. Air di danau ini memiliki pH netral (7–8) dan komposisi kimianya didominasi oleh sulfida dan klorida dengan nilai Total Padatan Terlarut (TDS) mencapai 2.640 mg/liter, yang menunjukkan adanya aliran fluida hidrotermal ke danau (A. Solikhin, 2010) yang bercampur dengan air hujan yang mengalir ke kaldera.
Lahan yang cukup datar di tepi danau digunakan sebagai area perkemahan. Ada banyak kegiatan yang dapat dilakukan di sekitar danau, mulai dari berkemah, berendam di mata air panas, hingga memancing karena terdapat berbagai jenis ikan yang hidup di danau ini. Segara Anak juga merupakan tempat penyelenggaraan upacara keagamaan bernama Pancaka Mulang Pekelem yang diselenggarakan oleh umat Hindu setiap tanggal 5 November.
