塔里木盆地位于中国新疆南部，是中国面积最大的内陆盆地。盆地处于天山、昆仑山和阿尔金山之间。南北最宽处520千米，东西最长处1400千米，面积约40多万平方千米。海拔高度在800到1300米之间，地势西高东低。
塔里木盆地是大型封闭性山间盆地，地质构造上是周围被许多深大断裂所限制的稳定地块，盆地地势西高东低，微向北倾，旧罗布泊湖面高程780米，是盆地最低点。塔里木河位置偏于盆地北缘，水向东流。
盆地地貌呈环状分布，边缘是与山地连接的砾石戈壁，中心是辽阔沙漠，边缘和沙漠间是冲积扇和冲积平原，并有绿洲分布。塔里木河以南是塔克拉玛干沙漠，是中国最大沙漠，为居世界第2位的流动沙漠。塔里木盆地属于暖温带气候，年均温9～11℃，无霜期超过200天。自然灾害主要是风沙和干热风，以东北风和西北风为主，盆地边缘沙丘南移现象严重。
盆地水分主要来自西风气流，盆地降水稀少，盆地本身无法形成径流，较大河流有南部的叶尔羌、克孜勒、盖孜、和田、克里雅等河，北部的阿克苏、台兰、渭干、库车及开都（下游称孔雀）等河。盆地地下水的补给主要来自河床、渠道及田间渗漏，地下水动储量为110～148亿立方米。
盆地沿天山南麓和昆仑山北麓，主要是棕色荒漠土、龟裂性土和残余盐土，昆仑山和阿尔金山北麓则以石膏盐盘棕色荒漠土为主。塔里木盆地中石油、天然气资源蕴藏量十分丰富，分别约占全国油、气资源蕴藏量的1/6和1/4。
地质地貌
地质环境
地质构造
塔里木盆地是大型封闭性山间盆地，地质构造上是周围被许多深大断裂所限制的稳定地块。地块基底为古老结晶岩，基底上有厚约千米的古生代和元古代沉积覆盖层，上有较薄的中生代和新生代沉积层，第四纪沉积物的面积很大。
构造上的塔里木盆地地块和地貌上的塔里木平原，范围并不一致。拗陷内有巨厚的中生代和新生代陆相沉积，最大厚度达万米，是良好含水层。盆地呈不规则菱形，四周为高山围绕。盆地地势西高东低，微向北倾。旧罗布泊湖面高程780米，盆地最低点塔里木河位置偏于盆地北缘，水向东流。
土壤
盆地沿天山南麓和昆仑山北麓，主要是棕色荒漠土、龟裂性土和残余盐土，昆仑山和阿尔金山北麓则以石膏盐盘棕色荒漠土为主。沿塔里木河和大河下游两岸的冲积平原上，主要是草甸土和胡杨林土（土壤学上亦称吐喀依土）。草甸土分布广，轮台至尉犁间河道两侧最为集中。胡杨林土发育于茂密成荫的胡杨林下，特点是有机质含量多（1%～2%以上），盐分含量不高。草甸土和胡杨林土为农垦主要对象。由此引起森林破坏，对环境保护不利，值得重视。
地貌特征
盆地地势西高东低，微向北倾，旧罗布泊湖面高程780米，是盆地最低点。塔里木河位置偏于盆地北缘，水向东流。
盆地地貌呈环状分布，边缘是与山地连接的砾石戈壁，中心是辽阔沙漠，边缘和沙漠间是冲积扇和冲积平原，并有绿洲分布。塔里木河以南是塔克拉玛干沙漠，面积33.7万平方千米，占新疆面积20%，占中国沙漠和戈壁总面积26%（如单指沙漠则占43%），是中国最大沙漠，也为居世界第2位的流动沙漠。个体沙丘每年约南移50～60米，流动沙丘面积占85%，沙丘形状复杂，有金字塔形、穹状、鱼鳞状、复合型沙丘链、复合型沙垄等多种形态。
自然资源
农业资源
“塔里木”，在维吾尔语中即河流汇集之意。旧时喀什噶尔河、渭干河等也汇入塔里木河，后因灌溉耗水过多，与塔里木河间已断流。水源充足的山麓地带已发展为灌溉绿洲，著名的有库尔勒、库车、阿克苏、喀什、叶城、和田、于田等。塔里木盆地是中国最古老的内陆产棉区，光照条件好，热量丰富，能满足中、晚熟陆地棉和长绒棉的需要。昼夜温差大，有利于作物积累养分，又不利害虫孳生，是中国优质棉种植的高产稳产区。瓜果资源丰富，著名的有库尔勒香梨、库车白杏、阿图什无花果、叶城石榴、和田红葡萄等。木本油料的薄壳核桃种植也很普遍。和田的地毯编织和桑蚕都发达。
油气资源
塔里木盆地是中国最大的含油气沉积盆地。已探明油气资源总量约为160亿吨油当量，被地质学家称为21世纪中国石油战略接替地区。塔里木盆地油气勘探始于1952年的中苏石油股份公司，塔里木油田1989年建成投产后，逐渐成为中国西部的能源经济中心。原油产量不断增长，天然气产量也从2004年的约14亿立方米猛增至2009年的181亿立方米，成为“西气东输”工程的主力气源之一。
截至2015年，可探明油气资源总量168亿吨，油气探明率14.6%，发现和探明大型油气田30多个，油气产量当量超2500万吨，油气产量当量年均增长百万吨。
2022年1月26日，从中国石化获悉，在塔里木盆地新发现亿吨级油气区，资源量凝析油8800万吨、天然气2900亿立方米。 截至11月11日，位于塔里木盆地北缘的克拉-克深大气区，累计生产天然气2005.91亿立方米，相当于替代标煤1.81亿吨，减排二氧化碳1.97亿吨。
水资源
2015年9月14日，中国科学家发现塔里木盆地实际上蕴藏着巨大的水资源，其蓄水量是北美洲五大湖总和的10倍。
盆地地下水的补给主要来自河床、渠道及田间渗漏，地下水动储量为110～148亿立方米；提高灌溉管理水平后，动储量还有70多亿立方米。地下水的合理利用，对解决盆地春季缺水和保护生态环境都有一定意义。此外，盆地内还有相当数量的地下水静储量，尤其在新生代沉积深厚的拗陷带内，如库车拗陷、喀什一叶尔羌拗陷。弄清水资源的数量和质量，适量开采，对增加水资源也有一定意义。
