在新疆维吾尔自治区南部，天山和昆仑山、阿尔金山间。东西长1400千米，南北宽550千米，面积约53万平方千米。为中国最大的盆地。四周高山海拔4000～6000米，盆地中部海拔800～1300米，西高东低。全国第一大内陆河塔里木河横贯北部，盆地以河得名。深处内陆，气候干燥，年降水量100毫米以下，气温年较差和日较差均大。地貌呈环状分布，与山地连接地带为砾石戈壁带，中部为广阔沙漠(以全国最大的塔克拉玛干沙漠为主)，两者之间是冲积扇和冲积平原，有绿洲分布，富石油和天然气。