Територія Сіньцзяну розташовується в Азії. З півночі на південь Сіньцзяну тягнуться гірські ланцюги Алтай, Тянь-Шань і Куньлунь. У міжгір'ях розташовані Джунгарська і Тарімська западини. Місцеві жителі називають район на південь від гір Тянь-Шань «Наньцзян» (Південний Сіньцзян), а район на північ від гір Тянь-Шань – «Бейцзян» (Північний Сіньцзян), Хамійська і Турфанська западини називаються «Дунцзян» (Східний Сіньцзян). Сіньцзян розташований посеред оазису, який оточений западинами, і тому він схожий на дорогоцінну перлину. 

       У Сіньцзяні протікає найбільша внутрішня річка Китаю – Тарім, тут також розташовується найбільше прісноводе озеро в Китаї Бостен і знаходиться найглибша в світі западина - Турфанськая западина. У Сіньцзяні посушливий клімат, який характеризується різким перепадом температур протягом доби. У Алтайському районі Сіньцзяна свого часу спостерігалася найнижча в історії Китаю температура повітря, а Турфанська западина знаменита найвищими температурними показниками в Китаї. 

      Дві третини площі китайських пустель зосереджено в Сіньцзяні. Пустеля Такла-Макан вважається найбільшою в Китаї і другою за величиною в світі піщаною пустелею, її площа складає 330 тис. км2. Пустеля Ґурбаньтунґут розташована в Джунґарській западині, її площа – 48 тис. км2. Ця пустеля є другою за розміром в Китаї. На території пустель у Сіньцзяне знаходяться ресурси нафти і газу, а також інших корисних копалин.  

     У Синьцзяні розташовуються гори з вічною мерзлотою, височіють снігові гірські вершини. Для цього місця характерне утворення льодовиків, їх називають природним «твердим водосховищем». Таким чином, за показниками водних ресурсів Сіньцзян знаходиться на провідному місці в країні.