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新疆的地貌主要有：流水地貌，风沙地貌，冰川地貌，沉积地貌。山脉与盆地相间排列盆地与高山环抱、喻称“三山夹二盆”。北部阿尔泰山，南部为昆仑山系；天山横亘于新疆中部，把新疆分为南北两半，南部是塔里木盆地，北部是准噶尔盆地。天山以北为北疆，把哈密、吐鲁番盆地为东疆。
新疆的最低点吐鲁番艾丁湖低于海平面155米（也是中国的陆地最低点）。最高点乔戈里峰位于克什米尔边境上，海拔8611米。新疆的古尔班通古特沙漠（北纬46度16.8分，东经86度40.2分）是陆地上距离海洋最远的地方，距离最近的海岸线有2648千米（直线距离）。
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。