在中国的广阔地理版图上，准噶尔盆地与塔里木盆地构成了一个独特的“孪生”组合。这两个古老的盆地，在5亿年前依然是海洋的一部分，只有它们两块陆洲孤立在汪洋之中。随着时间的推移，一次强烈的地壳运动将这片海底隆起成陆地，并使得它们逐渐变成了群山环抱的盆地。在天山山脉再次上升成为高峰之后，这对“孪生兄弟”最终完成了分家。
准噶尔盆地位于天山和阿尔泰山之间，以不等边三角形为形状，东西长850千米，南北最宽处达到380千米，其面积达到了30多万平方千米，是中国第二大盆地。由于其西北边缘有众多缺口，这里的气候受到了来自大西洋和北冰洋较湿润气流的影响，使得这里每年的降水量能达到100～200毫米，比塔里木盆地要湿润一些。不过，这些缺口也是冬季冷空气通道，使得该地区1月份平均温度能够下降到-20℃左右，被归类为温带半荒漠气候。
绿洲在准噶尔盆地下分布稀少，但主要集中在天山北侧，那里盛产小麦、瓜果等农作物。此外，该地区地下蕴藏着丰富的地质资源，如石油和天然气。乌尔禾风城则以其特殊的地貌而闻名，那里的泥岩和沙岩经历了风力的长期作用形成陡峭方型的小山丘，就像古代城堡一般耸立。而在东部戈壁区域内发现硅化木的事实，也表明了一亿年前的这个地方曾是一个充满生命活力的森林环境。
