天山平均海拔約4000米。位於歐亞大陸腹地，是世界七大山系之一，全長約2500千米，中國境內的天山山脈把新疆大致分成兩部分：南邊是塔里木盆地，北邊是準噶爾盆地。托木爾峰是天山山脈的最高峰，海拔7443.8米。錫爾河、楚河和伊犁河都發源於天山。其也是世界上最大的獨立緯向山系，也是世界上距離海洋最遠的山系和全球乾旱地區最大的山系。
新疆天山又稱中國天山或東天山，古名白山，又名雪山，因冬夏有雪，由此得名。天山是全球唯一由巨大沙漠夾持的大型山脈，以深居內陸的地理區位、溫帶大陸性乾旱氣候、山盆相間的地貌格局、眾多的冰川河流、絕妙的自然景色、特殊的生物區系和生態過程等諸多自然特徵，成為全球溫帶乾旱區大型山地生態系統的最典型代表。
天山南麓和北麓的植被分佈不同，北坡由山腳至山頂植被依次為山地草原，山地草甸草原，針葉林，高山草原，高山墊狀植物，積雪冰川。南坡由山腳至山頂依次為：荒漠、荒漠草原、乾旱山地草原、山地草原、剝蝕高山、積雪冰川。
天山屬於比較年輕的山系，形成距今約二三百萬年前。距今約1200至200萬年前。現今山脈的地貌特徵則是新生代晚期地殼變動的產物。
