Горная система в центральной части азиатского субконтинента. Одна из самых дождливых горных местностей на территории засушливого района. Высокий и могучий горный хребет словно поравнялся с небом, за что и получил свое название — Тянь-Шань буквально значит «небесные горы». Хребет Тянь-Шань пересекает центральную часть Синьцзян-Уйгурского автономного района; западная его часть находится на территории Казахстана и Кыргызстана. Общая протяженность 2500 км. Протяженность хребта на территории Китая — 1760 км, он тянется с востока на запад — начинается к востоку от города Хами и заканчиваясь к северо-западу от уезда Улугчат. В ширину с севера на юг хребет достигает 250–350 км, площадь — 410 000 км2. Пролегая через центр Синьцзяна, хребет делит его на северную и южную части. Вершина Томур на западе достигает высоты в 7435,3 м над уровнем моря — это высочайший пик хребта Тянь-Шань. Самая высокая вершина в восточной части системы — пик Богда (высота 5445 м). Хребет Тянь-Шань состоит из параллельных участков: северного, центрального и южного Тянь-Шаня, между которыми находится множество узких долин и впадин. Горную систему Тянь-Шань можно разделить на следующие зоны от вершины к подножию: вечные снега и ледники; пояс заморозков; зона водяной эрозии и иллювиации; зона засух и денудации. В районе гор Тянь-Шань четко выделяются холодный и теплый сезоны. В холодный сезон погода преимущественно ясная, в горах, впадинах и долинах на высоте до 3000 м лежат глубокие снега, часты туманы, образуется иней. В теплое время года на высоте от 3000 м часты осадки, в районах до 3000 м прохладно. Среднегодовое количество осадков в горах уменьшается от запада к востоку. На северном склоне количество осадков в год превышает 500 мм, это настоящий островок влаги среди засушливых районах Китая; максимальное количество осадков приходится на лес Чжуншань в западной части хребта. При этом в близлижайшем уезде Токсун, расположенном почти на уровне моря, в год выпадает всего 6.9 мм осадков. Климат в горах Тянь-Шань влажный, отсюда берут начало многие реки, в там числе большинство рек, протекающих на территории Синьцзяна, например Илихэ и Тарим. Здесь располагается почти 7000 глетчеров современного происхождения, общей площадью 10000 км2. Около 50% площади Синьцзяна занимают горные леса и около 47% — луга.
