坦噶尼喀湖流域是坦桑尼亚第二大流域，流域面积约为16.68万平方公里，占国土面积的17.6%。流域内面积大于0.1平方公里的湖泊约有56个，除坦噶尼喀湖外，大多数都是0.1-1.0平方公里的湖泊，并且由于湖泊有出流，大多是淡水湖泊。该流域内还有坦桑尼亚第二大河流马拉加拉西河，它从湖的东面流入坦噶尼喀湖；马哈勒山脉国家公园也在此流域内。此外，该流域的基戈马地区也是大象的聚集地之一。