Озеро Большой Ундугун находится в Читинском районе Забайкальского края, на юге Витимского плоскогорья. Оно является частью Ивано-Арахлейской системы озёр и расположено в 60 км к западу от города Читы.

Озеро имеет площадь 11,6 км² и объём 0,026 км³. Его максимальная глубина составляет 5,4 метра. В озеро впадают реки Зенки и Туранка, а вытекает река Ундугунка.