位于新疆省南部的塔里木盆地，是我国最大的盆地。“塔里木盆地”为维吾尔语的汉译名，意为“无缰之马”的大盆地。盆地西起帕米尔高原，东至甘肃、新疆边境，东西长约1600公里左右，南北最宽处约为600公里左右，面积约为53万多平方公里，平均海拔约1000米，约占新疆总面积的二分之一。较四川盆地大2.6倍，较北疆准噶尔盆地大1.4倍，较吐鲁番盆地大10多倍，是我国最大的内陆盆地。
塔里木盆地深居欧亚大陆腹地，四周高山海拔均在4000～6000米，距海遥远、气候干旱少雨，昼夜温差和季节变化很大，是典型的大陆性荒漠气候。冬季寒冷，夏季炎热，元月份平均温度在零下10℃，7月份均温到25℃，同一地方冬夏温差可达50℃—60℃，昼夜温差达15℃—20℃之间。每当春夏和秋冬之交，早晚寒冷，常常要穿棉衣；而中午气温却很高，穿着单衣还热。所以人们用“早穿皮袄午穿纱，怀抱火炉吃西瓜”来形容这里的气候特点。盆地的降雨量除西部相对地稍多以外，大部分地区年降雨量都在50毫米以下，东部地区只有10毫米左右，有的地方甚至终年滴雨不降。
从盆地边缘到中心，依次出现戈壁滩，冲积扇平原和沙丘地区，整个盆地呈环状结构。河流从周围高山下注所造成的冲积平原，一般都是绿洲。大的绿洲有喀什、莎东、和田、阿克苏和库车等。绿洲内农业发达，水渠纵横，田连阡陌，绿树成荫，盛产小麦、玉米、水稻、棉花和瓜果。这里是我国粮食、长绒棉和蚕丝的重要产区。盆地中部是我国最大的塔克拉玛干大沙漠，面积约33.4万平方公里，也是世界上著名的大沙漠。由于沙漠面积大，又极端缺水，在旧社会很少有人能进入沙漠的中心地区，故将这个大沙漠命名为“塔克拉玛干”，意是维吾尔语，为进去出不来。盆地东部有著名的游移湖泊——罗布泊。还有许多条内陆河，水源不是靠天雨，主要靠高山融化的雪水来补给。
塔里木盆地内主要居住的是维吾尔族人。在旧社会由于交通不便等多种原因，这里处于自然封闭状态，很少有人前来。解放后，随着社会的进步，科学的发展，人民相互间的交往加速，来的人日渐增多，特别是人民政府多次派科学考察队到此考查自然情况和资源，已发现这里不仅矿产资源丰富，有多种有色金属与石油，还有大量的盐矿等。随着我国建设的发展，这些宝贵的资源都将得到合理开发和利用
中国最大的盆地是塔里木盆地，中国四大盆地为新疆南部的塔里木盆地（约40万平方千米）、新疆北部的准噶尔盆地（约30万平方千米）、四川东部，重庆西部的四川盆地（约26万平方千米）和青海西北部的柴达木盆地（约25万平方千米）。塔里木盆地地势西高东低，微向北倾，旧罗布泊湖面高程780米，是盆地最低点。塔里木河位置偏于盆地北缘，水向东流。盆地地貌呈环状分布，边缘是与山地连接的砾石戈壁，中心是辽阔沙漠，边缘和沙漠间是冲积扇和冲积平原，并有绿洲分布。塔里木河以南是塔克拉玛干沙漠，面积33.7万平方千米，占新疆面积20%，占中国沙漠和戈壁总面积26%（如单指沙漠则占43%），是中国最大沙漠，也为居世界第2位的流动沙漠。个体沙丘每年约南移50～60米，流动沙丘面积占85%，沙丘形状复杂，有金字塔形、穹状、鱼鳞状、复合型沙丘链、复合型沙垄等多种形态。
