在地理學上，地勢較低、且擁有一定水資源儲量的地貌，稱之為湖泊。我國共有大小湖泊2000多個，從湖泊的成因來看，可以分為內力湖泊和外力湖泊兩種，其中內力湖泊主要是地球構造作用、火山以及堰塞湖泊，外力湖泊主要是有河流衝積、風蝕窪地、冰川刨蝕以及自然窪地積水等類型。
但無論是以上哪種湖泊，都要滿足至少兩個條件，一是地勢要比周圍的偏低，二是要有水源輸入或者降雨積累，缺了哪一樣，都不能聚水成湖。
新疆地形的總體特點是「三山夾兩盆」，即東北部的阿爾泰山、西北部的天山、南部的崑崙山圍住了新疆的四分之三邊界，中間夾著位於西北部區域的準葛爾盆地、西南區域的塔裡木盆地兩大盆地。
吐魯番盆地在區位上雖然不屬於以上兩大盆地的範疇，但它也是屬於天山山脈南坡的一個谷間盆地，在地理學上是地塹盆地，也就是構造型盆地，夾在博格達山與庫魯克塔格山之間，面積5萬平方公裡。據研究分析，大約在3000萬年前，在喜馬拉雅造山運動期間，盆地北部的博格達山抬升速度很快，而盆地南端的庫魯克塔格山雖然也在上升，但上升速度較慢，兩山之間就出現了斷裂和陷落，最終形成了北高南低的吐魯番盆地。
吐魯番盆地肯定滿足湖泊形成的第一個條件，它是我國陸地部分地勢最低的區域，都在海拔500米以下，最低點低於海平面154米。但是，吐魯番盆地處於典型的大陸荒漠性氣候，炎熱乾旱是其主要氣候特徵，降水及其稀少，年均降水量不到20毫米，而蒸發量十分旺盛，達到年均3000毫米，地表很難儲存大量水資源。同時，受外圍「三座大山」的阻擋，來自北冰洋和印度洋的水汽根本無法穿越到達這裡，沒有水汽的輸入，盆地變成湖泊更是難上加難了。
不過，雖然吐魯番盆地不能全部成為湖泊，但以盆地之內的最低點海拔-161米為中心，還是形成了一個面積約為150平方公裡的一個內陸湖，以盆地內的火焰山泉水、坎兒井地下水、冬季灌區餘水等，這些水源的補給與蒸發量保持了一個動態的平衡，確保這個較小湖泊的存在。