新疆的地形特点是山脉与盆地相间排列，盆地与高山环抱，被称为“三山夹二盆”。北部有阿尔泰山，南部为昆仑山系；天山横亘于新疆中部，将其分为南疆和北疆。南疆有塔里木盆地，北疆有准噶尔盆地。
新疆地形图
阿尔泰山位于新疆最北部，是中国与蒙古、俄罗斯的边界山脉，全长近2000公里。阿尔泰山的意思是“金山”。中国境内的阿尔泰山脉分布在额尔齐斯河以北，属于山脉的南坡，呈西北至东南走向，长约500公里，最高峰友谊峰海拔4373米，位于中、俄、蒙三国边界。
天山山脉横亘于新疆中部，山峦重叠、气势雄伟，呈东西走向，分隔准噶尔和塔里木两大盆地，全长2500公里，是亚洲高大山系之一。天山山脉的西段位于哈萨克斯坦和吉尔吉斯境内，新疆境内的中、东段长约1700公里，宽度为200-300公里，由三列平行的褶皱山脉组成。北脉包括阿拉套山、科古琴山、婆罗科努山、博格达山等；中脉包括阿拉喀尔山、那拉提山、艾尔温根山等；南脉包括科克沙尔山、哈尔克山、贴尔斯克山、科克铁克山、霍拉山等。海拔5000米以上的山峰有托木尔峰（7435米，为天山山脉最高峰）、汗腾格里峰（6995米）、博格达峰（5445米）。
昆仑山系分布于新疆南部的塔里木沙漠南缘，自西向东包括：中国境内的帕米尔高原、新疆与克什米尔之间的喀喇昆仑山及主要分布于新疆和西藏之间的昆仑山脉；还有北支的阿尔金山，向东北延伸至祁连山。昆仑山脉山势高耸，平均山脊线海拔超过5000米，最高峰乔戈里峰海拔8611米，位于中国与巴基斯坦的边界上，是世界第二高峰。昆仑山系中有10多座海拔7000米以上的高峰。