鲁番盆地为全国夏季最热的地区。托克逊为全国降水最少的地区。西北地区年降水量从东部的400毫米左右，往西减少到200毫米，甚至50毫米以下。干旱是西北地区的主要自然特征（分别为温带大陆性半干旱、干旱、高寒气候）。西北地区地形以高原、盆地和山地为主。东部是黄土高原、河套平原、宁夏平原、河西走廊等，西部是阿尔泰山、准噶尔盆地、天山、塔里木盆地、昆仑山、阿尔金山、吐鲁番盆地。西北地区地面植被由东向西为草原、荒漠草原、荒漠、石质戈壁。受人类活动的影响，自然植被有逐渐减少的趋势。
河流湖泊.西