Det största tillflödet till sjön är Norrån som avvattnar de uppströms liggande sjöarna Ågestasjön, Orlången och Trehörningen i Huddinge kommun. Därutöver rinner tre större tillflöden till sjön: Magelungsdiket, Kräppladiket och Djupån. Utflödet går via Forsån, vidare ut i Drevviken och så småningom ut i Kalvfjärden.
Magelungen är en långsmal sjö med en yta på 2,45 km2. Fagersjöviken i nordväst är den grundaste delen med ett djup på mindre än 2 meter medan den djupaste delen i sydöst har ett djup på 13,7 meter. Medeldjupet är 5 meter.
Sedan mitten av 1900-talet då de sydvästra förorterna byggdes ut har en stor del av den naturliga tillrinningen till sjön minskat som en följd av att dagvattnet leddes om till Mälaren och Henriksdals reningsverk. Idag är det primära avrinningsområdet med hänsyn till VA-ledningsnätets utbredning 19 km2 stort. Nästan en tredjedel tillhör Huddinge kommun och två tredjedelar Stockholms stad. Förutom skogsmark är den huvudsakliga markanvändningen bostadsbebyggelse men här finns även centrumbebyggelse, industriområden m.m.
Magelungen är betydelsefull för sina natur- och rekreationsvärden och det finns goda möjligheter till bland annat bad och fiske, även om dessa möjligheter begränsas av utbredda vassar och täta mattor av undervattensvegetation i den nordvästra delen av sjön. Stränderna bedöms bitvis ha höga eller mycket höga naturvärden och inom avrinningsområdet finns två naturreservat; Rågsveds och Lännaskogens naturreservat.