克孜勒苏柯尔克孜自治州主要地貌类型有:山地、河谷、盆地、平原、沙漠、戈壁、冰川等。该州地处年轻的帕米尔高原上,帕米尔高原寒武纪时期隆起,华里西时期断裂,并发生剧烈升降,形成拗陷和褶皱。地质结构复杂,主要为新生界第四系地层。自治州境内多山,山地占全州总面积的90%以上。境内群山起伏,高峰林立,山顶常年戴雪,积雪厚度达百米以上;山间分布着条条冰川,并有冰洞、冰舌、冰斗、冰湖等分布。自治州地处塔里木流域上游,有托什干河、博古孜河、恰克玛克河、克孜勒苏河、盖孜河、流量252.406立方米/秒。自治州气候属典型的温带大陆气候,其特点是光照充足,干旱少雨,冬季寒冷,夏季炎热,春秋季短促,且气温多变。气候差异极大,垂直反应明显,相对温差达16.6℃。自治州腹地平原,地势平坦,光照充足,适于瓜果生长,是有名的瓜果之乡,主要瓜果品种有甜瓜、西瓜、无花果、杏、桃、葡萄、石榴、苹果、梨、巴旦、樱桃、木瓜等。特别是无花果、喀拉库赛甜瓜、木纳格葡萄享誉全疆。自治州天然植被稀疏。