哈密盆地北从天山南麓（南山口、柳树沟等）南到哈顺戈壁北缘（雅满苏等），直线距离约 150多公里；东边从哈东丘陵边缘的山口、骆驼圈子和东庙儿沟一带；西到七克台，若只算哈密境内，西边则到十三间房西的大步，东西长约300公里，面积为3万多平方公里。
高大的天山像一道长城屹立在哈密盆地的北边，它拦截了来自大西洋、北冰洋的水汽和西伯利亚冷空气，这种对西风气流的屏障作用，使天山南北的气侯和生态环境及自然景观截然不同：温凉的山北巴里坤盆地属北疆型环境；干暖的山南哈密盆地，属南疆型环境，“一山之隔，两个天下”。有一首西域诗概括的极为恰当：“谁道天山界两疆，南疆天暖北疆凉，峰巅积雪明如玉，苍松翠村发古香。”天山是一条重要的地理分界线，天山是西域大地的生命之源。天山在哈密境内由西向东山势逐渐增高，其中巴里坤山主峰月牙山（乌沟顶）海拔 4348米，哈尔里克山主峰托木尔提峰海拔4886米，是全地区的最高点。高于雪线3 900米的山岭则形成万年积雪不化的冰川。盛夏，虽骄阳似火、苦热难熬，但遥望天山高峻的山岭却是白雪皑皑，那里是童话般的冰雪世界，云雾绕绕也遮掩不住她的神秘，更加吸引登山探险者去涉足。冰川侵蚀形成的冰川地貌（角峰、仞脊、冰斗等）是哈密开展登山探险、科普考察特种旅游的好去处。全地区有226条冰川，哈尔里克山脉就有187条，巴里坤山有39条，“哈尔里克”是维吾尔语“雪山”之意也就不难理解。主峰托木尔提上面有一全国最大的平顶冰川，顶部平坦，登该山没有危险，是冰川考察、科普旅游的理想之地。冰川更有“固体水库”之称，它把大气降水以固体的冰雪形式储存在人迹罕至的高山上，夏日部分消融后，形成地表径流和地下潜流补给了灌溉水源。因此天山是 48万哈密人赖以生存和发展的靠山，是绿洲生命之源泉，冰川万万破坏不得。
天山北坡植物繁茂、生态活跃，有着极其明显的五大立体景观带带：
（1）海拔<1500米的绿洲带（山麓冲积扇）；
（2）山地草原带（1500～2 000米）；
（3）针叶林带（2 000～3 000米）的阴坡山腰。
