Тбилисское водох­ра­ни­лище находится к вос­току от города, в крайней восточной долине плоскогорья Иори. Оно было создано в начале 50-х годов XX века на месте нескольких небольших озёр. Водохранилище наполняется в основном водами реки Иори, которые поступают в него через самгорский магис­тральный канал.

Площадь Тбилисского моря 11,2 км2, максимальная глубина 45 метров. Водохранилище бы­ло создано в основном для бы­то­вых и ирригационных нужд, поэтому уровень воды в нём меняется в зависимости от сезо­на: в летние месяцы он мини­мальный. Амплитуда уровня во­ды в водохранилище достигает 10 метров.

Температура воды Тбилис­ско­го моря характеризуется весь­ма большой изменчи­востью (в сре­днем 180). Вода в водох­ранилище не замерзает, хотя на прибрежной полосе (то есть отмели) происходят и замерзание, и волнение. В июле и августе вода прогревается до +280, и тогда Тбилисское море ста­новится привлекательным мес­­­том для многих отдыхающих. В последнее время Тбилисское во­дох­ранилище стало значитель­ным рекреационным объектом.