Was den Tonle Sap einzigartig macht, ist sein jährlicher Zyklus der Umkehrung des Wasserflusses. Während der Regenzeit, zwischen Juni und Oktober, schwillt der Mekong-Fluss an und drückt Wasser in den Tonle Sap, wodurch der See auf das Vier- bis Fünffache seiner normalen Größe anschwillt. Während der Trockenzeit, zwischen November und Mai, zieht sich der See zurück und speist den Mekong mit Wasser.