มีภูเขาอาเอ่อร์ไท่ซาน ภูเขาเทียนชาน และภูเขาคุนหลุนชานตั้งอยู่จากทิศเหนือไปยังทิศใต้ มีแม่น้ำถ่าหลี่หมู่ ซึ่งเป็นแม่น้ำภายในดินแดนที่ไม่ไหลลงทะเล ที่ใหญ่ที่สุดของจีน มีทะเลสาบปั๋วซือเถิง พื้นที่ต่ำถูหลู่ฟาน ซึ่งเป็นพื้นที่ต่ำสุดของจีน พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นทะเลทราย ทะเลทรายถ่าเคอลาหม่ากาน (塔克拉玛干沙漠) เป็นทะเลทรายที่ใหญ่ที่สุดของจีน และอันดับที่สองของโลก และมีทะเลทรายกู๋เอ่อร์ปานทงกู่เท่อ (古尔班通古特沙漠) เป็นทะเลทรายใหญ่อันดับที่สองของจีน อุดมด้วยทรัพยากรน้ำมันปิโตรเลียม แก๊สธรรมชาติ

พื้นที่ 1.66 ล้านตร.กม แบ่งเขตการปกครองเป็น 17 เมือง 70 อำเภอ และ 844 หมู่บ้าน ในจำนวนนี้มีหมู่บ้านชนส่วนน้อยถึง 42 หมู่บ้าน ในเมืองใหญ่ทั้ง 13 เมือง เป็นเขตปกครองตนเองของชนส่วนน้อยถึง 5 เมือง