吐魯番盆地是天山東部的一個山間盆地，位於天山山地東端。"吐魯番"是維吾爾語"低地"的意思。它是一個典型的地塹盆地，也是中國地勢最低和夏季氣溫最高的地方。大部分地面在海拔500米以下。20世紀80年代以來，通過營造防護林和加強灌溉管理，風沙已初步控制，生態環境有所改善。
吐魯番市位於天山東部博格達山南麓，吐魯番盆地中心，市區距烏魯木齊市184公裡。市域南北長約262公裡，東西狹窄不規則，最寬處約90公裡。地區南北寬約240公裡，東西長約300公裡，土地總面積70049平方公裡，佔新疆土地總面積的4.2%。
吐魯番屬獨特的暖溫帶大陸性乾旱荒漠氣候。因地處盆地之中，四周高山環抱，增熱迅速、散熱慢，形成了日照長、氣溫高、晝夜溫差大、降水少、風力強五大特點，素有"火州"、"風庫"之稱。全年平均氣溫為14℃，夏季平均氣溫在30℃左右，全年氣溫高於35℃的炎熱天氣，平均為99天；高於40℃的酷熱天氣，平均為28天。
吐魯番的葡萄品質優良，特別是無核白葡萄，汁多、味美，晶瑩鮮嫩，營養豐富，是葡萄中的珍品。吐魯番具有悠久的釀酒歷史，這裡釀造的葡萄酒一向作為貢品，不遠萬裡，送到中原，博得了不同一般的稱譽。唐代名將侯君集徵服高昌後，帶回了那裡釀酒的工藝。李世民對此十分高興，略加改造，釀製了八種成色的名酒，朝廷官員品嘗後，讚不絕口。