新疆的地貌可以概括为“三山夹两盆”,北面是阿尔泰山,南面是昆仑山,天山横贯中部,把新疆分为南北两部分,习惯上称天山以南为南疆,天山以北为北疆。南疆的塔里木盆地面积52.34万平方公里,是中国最大的内陆盆地。位于塔里木盆地中部的塔克拉玛干沙漠,面积约33万平方公里,是中国最大、世界第二大流动沙漠。贯穿塔里木盆地的塔里木河全长2486公里,是中国最长的内陆河。北疆的准噶尔盆地面积约38万平方公里,是中国第二大盆地。准噶尔盆地中部的古尔班通古特沙漠面积约4.8万平方公里,是中国第二大沙漠。在天山东部和西部,还有被称为“火洲”的吐鲁番盆地和被誉为“塞外江南”的伊犁谷地。位于吐鲁番盆地的艾丁湖,低于海平面154.31米,是中国陆地最低点。新疆水域面积5500平方公里,其中博斯腾湖水域面积992平方公里,是中国最大的内陆淡水湖。片片绿洲分布于盆地边缘和干旱河谷平原区,现有绿洲面积14.3万平方公里,占国土总面积的8.7%,其中天然绿洲面积8.1万平方公里,占绿洲总面积的56.6%。