博格达峰拔海5445米，山顶终年积雪，是盆地的主要水源。火焰山横亘中央，把全区分成山北、山南两部分。艾丁湖位于南部，低于海平面154米，是全国陆地最低的地方。市城海拔为34米。土壤以砂壤和黄色粘土为主，属微碱性，有机质少。吐鲁番的气候属于冷沙漠气候（柯本BSk），日照充足，极端干燥，降雨稀少且大风频繁，故有“火洲”、“风库”之称。这里全年日照时数为3000～3200小时左右，比我国东部同纬度地区多1000小时左右，太阳年辐射量139.5～150.4千卡/平方厘米，比同纬度的华北、东北地区多15～20千卡