新疆自然地理环境独特、有3山、2盆地。北有阿尔泰山脉、西北至东南走向、最高山峰友谊峰海拔4374米；中部是天山山脉、西东走向、最高峰托木尔峰海拔7435米。天山将新疆分为南北两部分、俗称南疆和北疆。南为昆仑山脉、东西走向、东有阿尔金山、中有喀喇昆仑山、西有帕米尔高原、总称昆仑山、最高峰乔戈里峰海拔8611米、是世界第二高峰。阿尔泰山和天山之间有准噶尔盆地、面积22万平方公里、是半封闭型的内型盆地、盆地中间是古尔班通古特沙漠、面积4.8万平方公里、是中国最大的固定、半固定沙漠天山与昆仑山之间又有塔里木盆地、面积53万平方公里、是世界最大的内陆盆地。盆地中部是塔克拉玛干大沙漠面积33.7万平方公里、为世界第二大流动性沙漠。

　　3山、2盆地中、还生成伊犁谷地、昭苏盆地、哈密盆地、吐鲁番盆地、焉耆盆地、拜城盆地等诸小盆地。 新疆有大小冰川1.86万多条、总面积2.4万多平方公里、占全国冰川面积的42%、冰川储量2.58万多亿立方米、有“固体水库”之称。有河流570多条地表水年径流量884亿立方米、地下水可采量252亿立方米、农田灌溉面积占耕地面积的80%以上年径流量10亿立方米以上的河流有额尔齐斯河、乌仑古河、伊犁河、特克斯河、开都河、孔雀河、渭干河、阿克苏河、塔里木河、克孜河、叶尔羌河、喀拉喀什河、玉龙喀什河、卡墙河。除额尔齐斯河流入北冰洋外。其余河流均是内陆河。塔里木河全长2179公里、是中国最长的内陆河。有大小湖泊139个、水域面积5500平方公里、主要有博斯腾湖、乌伦古湖、赛里木湖、艾比湖、阿牙克库木湖、艾丁湖。其中、博斯腾湖水域面积980.4平方公里、系中国最大的内陆淡水湖。

　　新疆维吾尔自治区远离海洋、首府乌鲁木齐市与海洋的最近距离为2250公里、是中国也是世界距海洋最远的城市、故新疆属大陆性干旱和半干旱气候区。平均年降水量、北疆平原区为200毫米、南疆平原区为50毫米、山区降雨量多于平原区。年平均蒸发量、北疆为1500-2300毫米、南疆为2000-3400毫米。南北疆气温差异大。北疆平原1月平均气温-20℃、极端最低气温-40℃(富蕴县最低气温到-49.8℃)、7月平均气温20℃、极端最高气温40℃；南疆平原1月平均气温-10℃极端最低气温-25℃、7月平均气温25℃、极端最高气温40℃(吐鲁番市最高气温到7.7℃)。年温日较差平均12℃。北疆无霜期150-175天、南疆无霜期190-220天。全年日照时间平均2600-3400小时、年太阳能总辐射量为每平方米5400-6300兆焦耳、积温为3000-4000℃、适于粮食棉花、油料、糖料、蔬菜、瓜果的生长与发展。 新疆现有耕地4614万亩、另有可开发宜农荒地7345.95万亩。森林2917.5万亩、另有可开发宜林荒地3990万亩林木蓄积量2.35立方米。天然草场8.59亿亩、可利用草地7.2亿亩、是中国第二大牧区。

　　新疆矿藏资源十分丰富。全国已发现的162个矿种中、新疆有122种。1989年已列入国家储量平衡表的有54种，产地496处，其中，大中型矿床72处。居全国首位的有铍、白云母、钠硝石、陶土、蛇纹岩、蛭石6种；居西北地区首位的有锰、铬、钽、铯、自然硫、菱镁矿、泥灰岩、铸石辉绿岩、水泥配料用泥岩、玻璃脉石英等10种。有较大的金矿16处。据国家有关部门最新估计、新疆石油天然气资源总量约300亿吨、占全国预测油气量的1/4以上、是中国石油储存量最多的省、区。煤矿预测储量占全国预测总储量的37.7%、居全国首位。已查明铁矿储量7.3亿吨、居全国第二位。新疆还有非金属矿70余种、其中、以白云母、宝石、石棉、玉石闻名天下。境内野生动物580多种、主要有高鼻羚羊、野骆驼、野驴、四爪陆鱼、河狸、雪豹、白鹤、黑鹤、白肩雕、天鹅等； 野生植物3000多种、其中、经济和药用价值极高的有罗布麻、橡胶草、芦苇、芨芨、阿魏贝母、枸杞、甘草、雪莲等300多种。