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%。

   新疆属于典型的温带大陆性干旱气候，降水稀少、蒸发强烈，年均降水量154.4毫米。境内山脉融雪形成大小河流570多条。冰川储量2.13万亿立方米,占全国的50％，有"固体水库"之称。水资源总量727亿立方米，居全国前列，但单位面积产水量仅为全国平均的六分之一。水资源时空分布极不均衡，资源性和工程性缺水并存。新疆土地资源丰富，全区农林牧可直接利用土地面积10亿亩，占全国农林牧宜用土地面积的十分之一以上。现有耕地6180多万亩，人均占有耕地2.69亩，为全国平均水平的2倍；天然草原面积7.2亿亩，占全国可利用草原面积的14.5%,是全国五大牧区之一。新疆全年日照时间平均2600-3400小时，居全国第二位，为特色优势农产品种植提供了良好的自然条件。

   新疆生物资源种类繁多、品种独特。野生植物达3850余种，麻黄、罗布麻、甘草、贝母、党参、肉苁蓉、雪莲等分布广泛，品质优良。果树资源丰富，其中优良品种300余个，自古以来就有"瓜果之乡"的美誉，吐鲁番葡萄、库尔勒香梨、哈密瓜、阿克苏苹果以及遍布南疆的红枣、核桃、杏、石榴、无花果、巴旦木等名优特产享誉国内外。野生动物近700余种，占全国的11%。有国家重点保护动物116种，约占全国的三分之一，其中包括蒙古野马、藏野驴、藏羚羊、雪豹等国际濒危野生动物。

   新疆矿产种类全、储量大、开发前景广阔。截止2014年底，发现的矿产有142种，占全国已发现矿种的82.56%；查明有资源储量的矿种有99种，储量居全国首位的有8种，居前五位的有41种,居前十位的有63种；原油探明储量50.65亿吨，天然气探明储量2.25万亿立方米，煤炭探明储量3678.15亿吨。据全国第二次油气资源评价，新疆石油预测资源量209.2亿吨，占全国陆上石油资源量的30%；天然气预测资源量11万亿立方米，占全国陆上天然气资源量的34%。煤炭预测储量2.19万亿吨，占全国预测储量的40%。铁、铜、金、铬、镍、稀有金属、盐类矿产、建材非金属等蕴藏丰富。

   新疆幅员辽阔，自然景观神奇独特，着名的景区有高山湖泊—天山天池、人间仙境—喀纳斯、绿色长廊—吐鲁番葡萄沟、空中草原—那拉提、地质奇观—可可托海以及喀什泽普金胡杨景区、乌鲁木齐天山大峡谷等。在5000多公里古"丝绸之路"的南、北、中三条干线上，分布着数以百计的古文化遗址、古墓群、千佛洞等人文景观，其中交河故城、楼兰遗址、克孜尔千佛洞等蜚声中外。截至2014年末，共有国家3A级以上旅游景区160个，其中5A级景区8个。新疆民族风情浓郁，各民族在文化艺术、体育、服饰、居住、饮食习俗等方面各具特色。新疆素有"歌舞之乡"美称，维吾尔族的赛乃姆舞、刀郎舞，塔吉克族的鹰舞，蒙古族的沙吾尔登舞等民族舞蹈绚丽多姿。