乌鲁木齐地势起伏悬殊,山地面积广大。南部、东北部高,中部、北部低。最高点天山博格达峰顶,海拔5445米;最低处在猛进水库的大渠南侧,海拔490.6米。两地水平距离75千米,高差4954.4米。山地面积占总面积50%以上,北部冲积平原不及总面积的1/10,市区平均海拔800米。乌鲁木齐市区三面环山,北部平原开阔。东部有博达山、喀拉塔格山、东山;西部有喀拉扎山、西山;南部有伊连哈比尔尕山东段(天格尔山)、土格达坂塔格等。辖区地势由东南向西北降低,大致分为三个梯级:第一级为山地,海拔2500-3000米或更高;第二级为山间盆地与丘陵,海拔1000-2000米;第三级为平原,海拔在600米以下。乌鲁木齐是世界上离海洋最远的城市,属中温带大陆性干旱气候,最热的是7、8月,平均气温25.7℃;最冷的是1月,平均气温-15.2℃。乌鲁木齐春天来得迟,北郊一带3月26日步入春天;市区要晚两个星期,到4月8日春天来临;南郊还要迟十几天,4月20日左右山前才见绿波。每年从6月上旬起,乌鲁木齐之春自北而南相继结束。春雨占全年降水的40%左右,对春播及旱地作物十分有利。夏季的乌鲁木齐城郊山区山花烂漫,市区林带茂盛;北郊的夏季,才62天;而南山牧场却没有真正的夏天,春秋相连。乌鲁木齐夏天热而不闷,昼夜温差大,城区夏季平均气温为23℃。乌鲁木齐的秋天从每年8月24日开始。北部平原推迟10天,入秋后,天气环境比较稳定,天气不冷不热,温和宜人。9月下旬以后,冷空气频频袭来,气温下降迅速。10月份昼夜温差增大。当地民谣中有“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”的说法。乌鲁木齐城区的冬天,每年从11月3日到次年4月8日长达150天。