新疆主要有阿尔泰山、天山和喀喇昆仑山三大山脉。

天山山脉是亚洲最大的山系其中一个，物品长约1700公里，南北宽250~300公里，占新疆面积的1/3，是新疆生活的摇篮。天山古有北山、阴山等称谓。天山原为古生代的褶皱山系，多为海拔四五千米以上的高山，整条山脉西高东低，并肩耸立着一座座雪岭冰峰。托木尔峰海拔7443米，是天山的最高峰。

大众以天山的地貌组成，把天山分为东北中三部分，这三列物品走向大致平行的山脉是：东天山的博格达山、巴里坤山和哈尔力克山等，山体都比较宽厚；北天山的阿拉套山、婆罗科努山和依连哈比尔尕山；中天山的乌孙山、那拉提山和额尔宾山；南天山的科克沙勒山、哈尔克他山、科克铁克山和霍拉山。在这些崇山峻岭之间，分布着大致不等的盆地和谷地，其中以伊犁谷地、大致尤尔都斯盆地、焉耆盆地、吐鲁番盆地和哈密盆地较为著名。

天山东起祁连山脚，西接帕米尔高原，横贯戈壁大漠，把新疆一分为二，在地貌、气候等方面都有着明显的差异。北疆是宜于放牧的准噶尔盆地，南疆是宜于农耕的塔里木盆地。雪峰、森林、草原的它的组成元素。东天山最高峰博格达峰5445米，它与同伴们保持着原始的天然风貌，终年白雪皑皑，景象万千。巍巍延绵的天山群峰耸立，留住了南来北往的云雾，结为冰，凝为雪，成为固体水库，春天又化做雨水汇成河流，滋润着天山脚下辽阔的草原和富饶的良田，让戈壁和干旱的新疆大地一派生机。

天山创造了一个和谐、特殊的生态环境，天山是新疆人的骄傲。

宏伟壮观的帕米尔高原，是天山、喀喇昆仑山和兴都库什山等交会而成的。享有“万山之祖”的美誉。《汉书·西域传》称其为葱岭；《大唐西域记》则称之为“波谜罗”，历史上这里是丝绸之路的要冲。东晋高僧法显、唐代名僧玄奘和意大利旅行家马可·波罗，都曾攀临其境，写下了神奇惊世的游记。帕米尔—喀喇昆仑山—昆仑山系，虽然山体高大雄厚，然而降水比较稀少，由于从大西洋进入的湿气流到达昆仑山时早已成为强弩之末，从印度洋吹来的季风又被喜马拉雅山和喀喇昆仑山阻挡，形成亚洲最干旱的高山区其中一个。

阿尔泰山是中、蒙、俄三国的界山，横跨中俄边境的友谊峰，海拔4374米，是阿尔泰山的最高山峰。由于受西来寒湿气流的影响，因而此地雨雪丰沛，森林繁茂，草原茂盛，天然景观与新疆其他地方大不相同。元朝初年耶律楚材小编认为‘西游录’里面描绘“松柏参天，花草弥谷”，群峰竞秀，景色使人神往。

阿尔泰山水源充沛，发育出哈巴河、布尔津河、克兰河、大青河、小青河等河流，汇成了额尔齐斯河、乌伦古河两大水系，河流两岸土壤肥沃广袤，水中水产丰盛。喀纳斯河终年喝水丰沛，河谷中松杉、白桦、野生珍贵动植物资源异常丰盛。阿尔泰山还蕴藏着大量的矿产资源，其中黄金、有色金属和稀有金属都非常丰盛。