在那遥远的5亿年前，当新疆的大片区域仍是一片汪洋时，塔里木和准噶尔盆地便是两块孤立的陆洲，耸立在广阔无垠的海洋之中。随着时间的推移，一次强烈的地壳运动发生了，海底隆起成陆地，并逐渐褶皱成山地，这一过程使得这两个“孪生兄弟”从被海水包围的孤岛转变成了群山环抱的盆地。之后，天山再度上升成为高峰，从此这对“孪生兄弟”终于各自独立开来。
塔里木盆地坐落于天山、昆仑山和帕米尔高原之间，其东西长约1 400千米，最宽处南北达520千米，总面积达53万平方千米，是中国最大的内陆盆地之一。这片不规则菱形状的地貌由高耸入云的山脉所环绕，而东部虽有疏勒河谷通向甘肃河西走廊，但由于其低洼地区无法形成外流，因此整个自然景观呈现出独特而完整的地理格局。在这里，不仅存在著名的砾壁与沙漠相间，还有一片广阔平原连接着这些不同的地貌类型。
该地区气候极为干旱，对降水量要求极为严苛，即使是在边缘部分，每年的降雨也仅仅只有50至100毫米。而核心区域更是如此，在10毫米以下几乎可以称之为连续不断的一场干旱。而且，由于天山阻挡了寒冷空气进入北方，所以冬季虽然寒冷，但平均温度仍然维持在-10℃左右。夏季则炎热无比，以7月份为例，大致平均温度超过25℃属于暖温带性荒漠气候。
尽管环境条件艰苦，但塔里木盆地却拥有规模庞大的绿洲农业，其生产力非常发达，小麦、玉米、长绒棉以及蚕桑和瓜果等农作物都能得到良好的发展。此外，该地区地下蕴藏着丰富石油和天然气资源，为当地乃至国家经济带来了巨大益处。
