西部地區地形包括天山山脈、阿爾金山脈、祁連山脈、昆侖山脈、阿爾泰山脈、河西走廊、準噶爾盆地、塔里木盆地、塔克拉瑪干沙漠、吐魯番盆地等山地、盆地、沙漠、戈壁。
西部地區從東到西自然景觀按照大類可分為黃土高原、戈壁沙灘、荒漠草原、戈壁荒漠。
西北地區深居內陸，距海遙遠，再加上高原、山地地形較高對濕潤氣流的阻擋，導致本區降水稀少，氣候干旱，形成沙漠廣袤和戈壁沙灘的景觀。西部地區僅東南部少數地區為溫帶季風氣候，其他的大部分地區為溫帶大陸性氣候和高寒氣候，冬季嚴寒而干燥，夏季高溫，降水稀少，自東向西呈遞減趨勢。由于氣候干旱，氣溫的日較差和年較差都很大。西北地區大部屬中溫帶和暖溫帶大陸性氣候，局部屬于高寒氣候。吐魯番盆地為全國夏季最熱的地區。托克遜為全國降水最少的地區。