巴里坤盆地，四面环山、环境封闭、底部平坦、气候高寒。它是由巴里坤山（南山）北天山（麦钦乌拉山）和小夹山（西山）等所包围的山间盆地。其中南山最高，北山次之，西山最低（干燥剥蚀中低山），尤其盆地西北处的低山丘陵区，成了水汽和冷空气入侵的天然缺口。盆底东窄西宽，东端最窄处松树塘一带有14公里，而最西宽达60多公里（黄土场西面），面积3380平方公里。

巴里坤盆地地势东高西低，巴里坤湖为盆地最低处海拔为1553米，巴里坤城附近为1638米，奎苏1800多米，松树塘1900~ 2000米，因此过去流传的巴里坤“五奇”之首即为“百川西流”,完全是地势倾斜方向之表现，与我国“西高东低，大江东流”正相反。

巴里坤盆地虽地高天凉，热量不足，但因地处山北迎风坡，地形雨较多，所以水分充裕，植被较好，有大片的草原牧场和山地森林，是天山“三大牧场”和新疆“五大草原”之一，也是号称“东疆粮仓”的小麦产区，现在经地区科学论证，认为巴里坤盆地是实施“南园北牧”战略中山北的“北牧”重点。