亚洲内陆中部的著名大山系。横贯中国新疆维吾尔自治区中部，西端伸入哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦。全长2 500公里，宽250～300公里，为塔里木、准噶尔两盆地的分界。系由数列东西向的褶皱断块山组成。海拔3 000～5 000米，著名高峰有托木尔峰(7 443米，为最高峰）、汗腾格里峰(6 995米）和博格达峰（5 445米）等。雪线北低南高(3 500～4 500米）。有现代冰川近7 000条（面积1万平方公里）。年降水量多在500毫米以上，其中西段的中山森林带则达1 139.7毫米。北坡有云杉林，南坡多山地草原。植物、土壤垂直变化明显。富矿藏。建有穿越天山的公路多条。