新疆北部有阿尔泰山，南部有昆仑山、喀喇昆仑山和阿尔金山。天山，作为新 疆象征，横贯中部，形成南部的塔里木盆地和北部的准噶尔盆地。习惯上把天山以南地区叫南疆，天山以北地区叫北疆，把哈密、吐鲁番盆地叫东疆。
新疆三大山脉的积雪、冰川孕育汇集为500多条河流，分布于天山南北的盆地，其中较大的有塔里木河、伊犁河、额尔齐斯河、玛纳斯河、乌伦古河、开都河等20多条。许多河流的两岸，都有无数的绿洲，田园阡陌，村镇相望，颇富"十里桃花万杨柳"的塞外风光。这是新疆各族人民世世代代生息活动的主要基地。新疆有许多自然景观优美的湖泊，总面积达9，700平方公里，占全疆总面积的0.6%以上，其中有著名的十大湖泊：博斯腾湖、艾比湖、布伦托海、阿雅格库里湖、赛里木湖、阿其格库勒湖、鲸鱼湖、吉力湖、阿克萨依湖、艾西曼湖。
新疆境内绵连的雪岭，林立的冰峰，形成了独具特色的大冰川，共计1.86万余条，总面积2.4万多平方公里，占全国冰川面积的42%，冰储量2.58亿立方米，是新疆的天然"固体水库"。新疆的水资源极为丰富，人均占有量居全国前列，有待于大力开发。 大沙漠占全国沙漠面积的2/3，其中塔克拉玛干沙漠的面积33.67万平方公里，是我国最大的沙漠，为世界第二大流动沙漠，仅次于阿拉伯半岛上的鲁卜哈利沙漠。准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠，面积48，000平方公里，为我国第二大沙漠。新疆沙漠中蕴藏着丰富的油气资源和矿产资源。
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