天山是新疆最重要的山脉，全长约2500公里。我国境内段长达1700余公里，占总长度不足三分之二，剩余部分绵延至中亚哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等国，覆盖伊塞克湖、费尔干纳盆地等关键区域。

天山走势独具特色，呈东西向横亘新疆中部，整体由多条山脉褶皱拼接而成，山脊宽阔舒展，宽幅介于250至350公里之间，最宽处可达800公里，山间嵌布着多个河谷与盆地，整体风貌较阿尔泰山、昆仑山更显复杂多样。

天山主体由北天山、中天山、南天山三大支脉构成，我国境内的代表性地貌包括土哈盆地、达坂城山口、焉耆盆地及伊犁河谷。它的形成历程跨越数亿年，最近一次剧烈隆升发生在约5000万年前的始新世。彼时新疆中部还是平原与丘陵交错的地貌，随着印度板块向北俯冲撞击亚欧板块，青藏高原逐步隆起，撞击产生的力量沿地壳向北持续传导至新疆中部。

塔里木、准噶尔两大盆地的岩石层质地坚硬，未发生大幅形变，而两者之间的天山区域地壳存在多条断裂带，结构相对脆弱。受南北双向挤压力作用，该区域从平缓的丘陵平原剧烈隆升，多条山脉逐步聚拢融合，最终形成如今这片庞大山系。

天山更是南疆与北疆的天然分界线，堪称新疆最具标志性的山脉。“新疆”之名定于清乾隆年间，寓意“故土新归”，在此之前，这片区域统称西域。即便“新疆”定名后，清代官方文书中仍常以“天山南北”代指新疆全域。

乾隆曾言“拓地2万里，天山南北进入版图”，左宗棠呈给两宫太后的奏折中也提及“天山南北两路物产丰盈，实为边疆重镇”，二者皆以天山为标识代指新疆。

其一，天山横亘新疆中部，深刻塑造了南北疆迥异的地理气候格局。北疆年均降水量介于200至400毫米，气候温凉湿润，2.5亿亩天然草场滋养出绵延千年的传统游牧文明；南疆年均降水量不足100毫米，气候干旱炎热，当地先民依托天山冰川融水，发展出成熟的绿洲农业。清政府正是依据这种“南农北牧”的鲜明格局，将新疆划分为天山南路、北路两大地理单元，实现更精细化的治理。

自清代至今，新疆75%以上的人口始终聚居在天山及南北两侧，核心支撑源于天山充沛的水源供给。天山成功截留大西洋、北冰洋输送的水汽，共发育有9128条冰川，冰川总储量达2.1万亿立方米，由此孕育出300余条大小河流。

北疆的乌鲁木齐河、伊犁河、额尔齐斯河、博尔塔拉河，南疆的阿克苏河、孔雀河及喀什噶尔河部分源头，均发源于天山。这些河流滋养出片片沃土，催生了乌鲁木齐、伊犁、喀什等沿线重镇，中亚的阿拉木图、比什凯克、塔什干等城市，同样依托天山水系得以兴起发展。

相较于天山，阿尔泰山、昆仑山对区域发展的支撑作用相对较弱。我国境内的阿尔泰山段长约500公里，纬度偏高导致气候寒冷干燥，年均降水量仅150至200毫米，人口承载能力较弱。

昆仑山我国境内段长约2500公里，深居内陆腹地，被帕米尔高原、青藏高原双重环绕，水汽难以渗透，仅孕育出喀什、和田两座较大城市，且和田城区规模有限。