1960年代後半から70年代初頭にかけて行われた上空よりの氷透過レーダーによる調査によってボストーク湖の存在が確認された。 1998年にボストーク基地で研究を行っていたロシア、フランス、米国の共同チームが、世界で最も深い場所である深度3,628メートルの地点までコアの掘削と分析を行なった。湖の頂上付近で採取されたコアから得られた氷のサンプルを分析した所、その氷は約42万年前にできたと分かった。その事は、湖が50万年から100万年にわたって氷に封印されていた事を暗示している。現在、コアの掘削は湖水の汚染を防止するために、氷床と湖水の境界面まで120メートルの地点で停止されている。
2005年4月ドイツ、ロシア、日本の研究者によって、湖に潮汐があることがわかった。太陽と月の位置によって、湖の表面は1、2センチメートル上昇する。湖の表面の変動には微生物の生存に必要な、水を循環させ続けるポンプの効果があると推測される。2005年5月、湖の中央に島があることがわかった。
2006年1月、コロンビア大学の研究者がボストーク湖よりも小さい湖を氷の下に2つ見つけたと発表した。
2013年2月、南極の氷床の下にあるボストーク湖の調査を目指すロシア北極南極科学調査研究所（サンクトペテルブルク）は8日、同国調査隊が氷床を深さ約3800メートルまで掘削し、1989年の掘削開始以来初めてドリルが同湖に達したと発表した。
