五色沼湖沼群は1888年の噴火によって引き起こされた岩屑雪崩により，長瀬川とその支流がせき止められて形成されました。これらの沼の多くは，磐梯山の火口付近にある銅沼に端を発する地下水を水源として一つに連なっており，吾妻山からの水で潤う桧原湖の水や磐梯山の深層地下水などが混入している湖沼もあり，沼ごとに微妙に異なる多様な水質となっています。そのため，さまざまな水生植物や底生動物を観察することができ，他の地域ではあまりみられない特殊で貴重な水生生物も生育しています。特に，るり沼や青沼の湖底に発達する半球状のウカミカマゴケ・マットは国の天然記念物「阿寒湖のマリモ」にも匹敵する貴重な蘚マットです。2010年に行われた底生動物相の調査では，50種以上の底生動物が確認されました。五色沼湖沼群は，動植物の採集が禁止されている国立公園の特別保護地区にあることから，レッドデータブック（日本の絶滅のおそれのある野生生物の種を掲載した本）にリストアップされている希少種や絶滅危惧種も生育，生息しています。
　噴火により形成されてから歴史的に新しいこの湖沼群は強酸性から中性で貧栄養から中栄養の湖沼群ですが，流下する過程で周りからの地下水が徐々に混入することで酸性度が和らぎ，湿性遷移（水辺で進行する植生遷移）のさまざまな段階を，これらの湖沼を巡ることで間近に観察することができます。火山活動によってできた強酸性の貧栄養湖から始まる湿性遷移の研究はわが国ではこれまでほとんどなく，遷移研究の場として大変貴重です。
　五色沼湖沼群には自然探勝路が整備されており，探勝路のまわりには大小30余りの小湖沼が点在しています。同じ沼でも底や周囲の植物・空の色・風など季節により微妙に色が変わり，訪れるたびに違った独特の美しい景色が楽しめることから多くの観光客が訪れる観光地となっています。遷移に伴う景観の変化が進む中，観光上重要な場所であることから観光地としての景観を守るための水生植物や樹木の伐採，湖沼に生息する魚類への撒餌など人間生活が環境に与える負荷などの影響も懸念されています。また，オオハンゴンソウやコカナダモ，キショウブ，ウチダザリガニなどの特定外来生物や侵略的外来生物の侵入による影響も問題になっており，貴重な自然環境や景観を維持，保全するための方策が求められています。　
　一般に五色沼湖沼群をまとめて「五色沼」とよばれることもありますが，「五色沼」は以下に紹介する湖沼の総称であり，五色沼という名称の沼は存在しません。
　ここでは一般に知られているそれぞれの五色沼湖沼群や関連する湖沼の特徴について，銅沼と，水質や生育植物によって分けられた湖沼をグループごとに紹介します。

るり沼・青沼・弁天沼グループ（銅沼系）

赤沼