新疆－吉尔吉斯边境横贯着天山山脉 。 吐尔尕特口岸（海拔3752米）位于边境 。 新疆北部有阿尔泰山，南部有昆仑山、阿尔金山和天山 。 天山作为新疆象征，横贯中部，形成南部的塔里木盆地和北部的准噶尔盆地 。
新疆远离海洋，深居内陆，四周有高山阻隔，海洋气流不易到达，形成明显的温带大陆性气候 。 气温温差较大，日照时间充足，降水量少，气候干燥 。 新疆年平均降水量为150毫米左右，但各地降水量相差很大，南疆的气温高于北疆，北疆的降水量高于南疆 。
最冷月（1月），平均气温在准噶尔盆地为零下20℃以下，该盆地北缘的富蕴县绝对最低气温曾达到零下50.15℃，是全国最冷的地区之一 。 由于新疆大部分地区春夏和秋冬之交日温差极大，故历来有“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”之说 。
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