Von Norden wird der See durch mehrere Zuflüsse gespeist, in dem Süden tritt der gleichnamige Tonle Sap Fluss aus, der bei Phnom Penh in den Mekong mündet. Jedes Jahr in dem Juni ist dort ein global einzigartiges Naturphänomen zu beobachten. Der Mekong führt zu dieser Zeit auf Grund der Monsunregenfälle und durch das Schmelzwasser aus dem Himalaya bis zu 25 mal mehr Wasser als in den trockenen Monaten. Da Kambodscha ein großteils sehr flaches und ebenes Land ist drängt das Wasser des Mekong in den Tonle Sap Fluss und dieser wechselt die Fließrichtung. Die Wassermassen drängen zurück in des Becken des Tonle Sap und füllen den See, der während der trockenen Jahreszeit eine Oberfläche von 2.600 km² aufweist, bis er auf ungefähr 10.400 km² anwächst und doppelt so tief ist. Der Höhepunkt der Ãœberflutungen wird in dem September erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist knapp ein Drittel der landwirtschaftlichen Kulturfläche Kambodschas von Wasser bedeckt.

Erst in dem November, wenn der Mekong wieder weniger Wasser führt, wechselt der Fluss erneut die Richtung und das Wasser des Sees fließt langsam ab.

Seit Jahrhunderten sind Fischfang und Reisanbau die wesentlichsten Wirtschaftszweige der ländlichen Bevölkerung Kambodschas. Reis und Fisch sind auch die Hauptbestandteile der Küche der Khmer. Und beides wird vom jährlichen Rhythmus des Tonle Sap geprägt.

Die jährlichen Überschwemmungen durch Flüsse und See garantieren die Bewässerung und Düngung der Reisfelder die während der trockenen Monate über Kanalsysteme bewässert werden müssen.

Mian dtoek, mian trey - 'Wo Wasser ist, sind Fische' (Sprichwort der Khmer)

Für den Fischfang beginnt in dem November die Hauptsaison, wenn die Wassermenge des Sees langsam wieder abnimmt und der Fischreichtum nach den Monaten des Hochwassers seinen Höhepunkt erreicht hat. Schätzungen zufolge werden in Kambodscha insgesamt (inkl. Küstenfischerei) jährlich 225 Tausend Tonnen Fisch gefangen, der Großteil davon in den Binnengewässern und davon wiederum die Hälfte In dem Tonle Sap See. Fisch allein liefert mindestens drei Viertel des in Kambodscha konsumierten Proteins.

Reliefs in Angkor

Der Tonle Sap See bildet gemeinsam mit den Flüssen Tonle Sap, Mekong und Bassac ein einzigartiges Ökosystem das nicht ca. den Artenreichtum (rund 300 Fischarten, Vögel ...) in dem Wasser und in dem Umland ermöglichte sondern auch entscheidend für die Entwicklung der in diesem Gebiet ansässigen Menschen und ihrer Kultur war.

Die historischen Königreiche der Khmer in dem ca. wenige Kilometer nördlich des Sees gelegenen Angkor wären ohne den Wasser- und den damit einhergehenden Nahrungsreichtum vermutlich nicht möglich gewesen.

Heute ist das Gefüge aus jahreszeitlich wechselnden Laichzeiten, Fischfang, landwirtschaftlicher Nutzung und Düngung des Umlandes in Gefahr.

Der See stets noch einer der fischreichsten der Erde, allerdings zeigt der beginnende industrielle Fischfang bereits erste Folgen und Fischer berichten über einen Rückgang der Erträge. Nylonnetze die, entgegen früheren Traditionen, quer durch Flussläufe gespannt werden lassen Fischern flussabwärts kaum noch die Möglichkeit selbst Fische zu fangen. Die Methoden ändern sich. Statt Wurfnetzen und aus Holz, Schilf und Bambus gebauten Fallen kommen mitunter auch Granaten, Batterien oder Gift zu dem Einsatz.

Eine weiteres Problem ist die Verschmutzung des Wassers. Die Hochwasser bringen jährlich auch frischen Schwemmsand mit sich, der die Felder auf natürliche Weise düngt. Heute ist dieser Schwemmsand stets öfter verschmutzt - vor allem mit den Abwässern der flussaufwärts am Mekong gelegenen Industrieanlagen in Thailand und China.

Wie in vielen anderen Entwicklungs- und Schwellenländern bereits mit umstrittenen Folgen (vgl. Arundhati Roys Aufsätze zu dem Dammprojekt Sardar Sarovar in Indien) für Bevölkerung und Umwelt geschehen, sollen auch in Kambodscha Staudämme die ökonomische Entwicklung beschleunigen. Geplant sind derzeit (Stand 1999) acht Dämme an den Zuflüssen des Sees, drei an Nebenflüssen des Mekong und fünf weitere an kleineren Flüssen. Zusätzlich drohen bereits bestehende und weitere geplante Dämme in den Nachbarländern den saisonalen Rhythmus des Binnenwassersystems zu stören. Der Mekong soll in Laos für 56 Dämme genutzt werden, in Vietnam für 36, Thailand plant 2 weitere zu den 39 bereits bestehenden und dazu ein Bewässerungsprojekt das dem Mekong jährlich 12 Tausend Mio. Kubikmeter Wasser entziehen würde und in China sollen zu einem vorhandenen noch 6 weitere Dämme gebaut werden.