Pomiary Powierzchnia Wielkiego Stawu była określana w trakcie pomiarów katastralnych, z których najwcześniejsze wykonane zostały w roku 1787. Pierwsze badania batymetryczne jeziora przeprowadził Eugeniusz Klemens Dziewulski w 1880 roku, wśród wykonanych sondowań najgłębsze dało wartość 78 m. Kolejne pomiary (1910 r.), których autorem był Ludomir Sawicki wskazały na wyraźnie większą maksymalną głębokość Wielkiego Stawu (87,5 m), co nie zostało jednak potwierdzone w badaniach WIG z 1934 r. i według przypuszczeń Józefa Szaflarskiego spowodowane zostało brakiem kontroli rozciągliwości linki. Powierzchnia Wielkiego Stawu obliczona z planów Sawickiego wyniosła 35,78 ha, a Morskiego Oka 33,42 ha. Ekspedycja pomiarowa WIG w 1934 r. przyniosła niespodziewane rezultaty, wskazując na Morskie Oko jako jezioro o największej powierzchni w Tatrach – różnica wyniosła 0,4 ha (lub 0,57 ha w obliczeniach Szaflarskiego). Warunki pomiarów były jednak różne dla poszczególnych stawów – Morskie Oko mierzono przy bardzo wysokim stanie wody po wiosennych roztopach, zaś Wielki Staw przy zalegającej jeszcze pokrywie lodowej i śnieżnej, która dodatkowo utrudniała precyzyjne określenie brzegu.