Avnsø ligger i [[Østerskov]] syd for [[Brassø]], som den er forbundet med via den forholdsvise korte, gravede kanal ”[[Klüwers Kanal]]”. På den vestlige side af søen ligger landtangen [[Balserhoved]] med [[Thorashøj]].
Avnsø består af tre bassiner, hvoraf det sydøstligste er næsten adskilt fra de to andre. Den er i forhold til sin ringe størrelse temmelig dyb, især i den nordlige og vestlige del. Søen har kun ganske små tilløb – dels afløbet fra den nærliggende [[Uglesø]], dels et unavngivet tilløb i den sydøstligste ende. Oplandet er lille og består af næsten udelukkende af skov.
Det er kun tilladt at i sejle ind i søen gennem kanalen i robåd/kano/kajak og al sejlads er forbudt i tidsrummet 1. marts til 15. juni.