亚洲内陆中部的著名山系，世界干旱区域的多雨山地之一。在中国境内，纬向横亘于新疆维吾尔自治区中部，东起东经96°10′的哈密县东，西到东经74°50′的乌恰县西北。东西长约 1760公里。南北跨越5个纬度（北纬40°31′～45°23′），宽250～350公里，面积约41万平方公里。山地耸立于准噶尔与塔里木盆地之间，海拔多在4000米以上。位于西段的托木尔峰是天山山脉的最高峰，海拔7435.3米；东段的高峰是博格达峰，海拔5445米。
　　地质与自然地理分带　在地质历史上，天山地槽形成于震旦纪晚期。经加里东运动,特别是华力西运动,地槽发生全面性回返，褶皱隆起形成古天山山地。构成山地的主要岩石是古生代变质岩和火山碎屑岩及华力西期的侵入岩等。中生代至早第三纪末，古天山被剥蚀夷平成为准平原。晚第三纪,特别是上新世以后,准平原发生断块抬升,形成多级山地夷平面。后经冰川与流水交替作用，成为现代天山。是中国重要的地震带区。自1600～1979年，新疆500多次4.6级以上地震，有50％以上发生在这一地区。
　　山脉由一系列大致平行的北天山、中天山和南天山所组成，山体之间夹有许多宽谷与盆地。
　　天山山地现代地貌过程从山顶到山麓,依次为:①常年积雪和现代冰川作用带。位于海拔3800～4200米以上的冰雪覆盖的极高山带。据统计，天山拥有现代冰川近7000条,面积达1万平方公里。②霜冻作用带。位于海拔2600～2700米以上的山区，堆积了大量古代冰川沉积物，并保留了多种冰川侵蚀地形──古冰斗、冰槽谷、冰坎等。负温期长达半年，仅于盛夏解冻。③流水侵蚀、堆积带。位于海拔1500～2700米(或2800米),河网密布,河谷阶地发育。④干旱剥蚀低山带。位于海拔1300～1500米以下，年降水量200～400毫米，南坡位于海拔1700～2000米以下，年降水量100～150毫米，外营力以干燥剥蚀作用为主，南坡尤盛。
　　气候与水文　 山地气候年中明显分成冷、 暖两季。冷季天气多晴朗，3000米以下的山地、盆地和谷地积雪深厚，且多雾霜。暖季（夏季）海拔3000米以上多雨雪。3000米以下气候凉爽。各地湿度差别受高程控制。
　　在天山山地，特别在天山西段，冬季往往形成明显的逆温层结。逆温产生于10月，消失于翌年4月。以1月份的层结为****，达3000米左右。
　　天山山地的年降水量，同一山坡自西到东，逐渐减少；山地迎风坡（北坡）多于背风坡（南坡）；山地内部盆地或谷地少于外围山地。位于天山内部的巴音布鲁克海拔2438米，年降水量仅2762毫米，比同高度的山地少。但地势宽坦，河曲发育，降水集中夏半年，湖沼星罗棋布，水草肥美，成为中国著名草原之一，并且是天山山地唯一有天鹅生栖的地方，现已划为新疆的自然保护区。
　　天山北坡的年均降水量多在500毫米以上， 是中国干旱区中的湿岛。其中以西段的中山森林带最多，竟达1139.7毫米（1970年记录）。海拔接近海平面的托克逊年降水量最少，只有6.9毫米。降水季节变化很大,****降水集中在5、6两月，以2月份最少。
　　天山山地的****降水带随季节上下迁移。冬季****降水带在海拔1500～2000米，夏初开始向上迁移，到7、8月份升到海拔5000米的极高山带。此后，又开始回返。至10月份回到冬季原来位置。山地暴雨历时短暂，但强度很大。积雪分布与降水相同。
　　天山山地为新疆不少大河的源头，如伊犁河与塔里木河等。在不到20万平方公里的山地径流形成区内，有大小河川200多条，年总径流量为436亿立方米，占新疆河川径流总量的52％。引水灌溉遍及新疆57市、县的绿洲农田。按各河出山口以上的集水面积计，年平均径流深271毫米。河流年径流变差系数一般为0.1～0.2,变化相对稳定。年径流变差系数为中国最小地区之一。
　　 经济概况　天山山地气候湿润，水源充足。山地中森林面积约占全疆的50％，草场面积约占全疆的47％。此外,天山矿产种类繁多,新疆的工矿区亦多分布于天山南北。天山山地已建成独（山子）—库（车）公路、伊（宁）—若（羌）公路、乌鲁木齐—巴仑台—库尔勒公路。