吐鲁番盆地是世界上海拨最低的盆地。地理坐标为东经89度11分，北纬42度56分。吐鲁番盆地是天山东部的一个山间盆地，它是一个典型的地堑盆地，大部分地面在海拨500米以下，有些地方比海平面还低，成为中国陆上最低点。
吐鲁番盆地属大陆荒漠性气候，干旱炎热，年降水量约16毫米，蒸发量高达3000毫米，夏季最高气温有过49.6 ℃的纪录，40℃以上日数30多天，中午的沙面温度高达82. 3℃，是沙煮蛋、石烙饼的地方，因此自古有“火洲”之称。
由于盆地气压低，吸引气流流入，因此风力强劲，这里也是全国有名的“风库”。达坂城的春季风暴风速达50米／秒，七角井的大风曾吹翻过车辆。
虽然有些地表干旱，但盆地的地下水资源十分丰富，其水源主要是天山的冰雪融水。这些融水汇成河流，河流两岸田园苍翠，风景秀丽，盛产瓜果，著名的吐鲁番白葡萄和哈密瓜都产自这里。位于吐鲁番市东北约10千米处的葡萄沟久负盛名，整条沟全长8千米，到处布满了果园和葡萄园。一串串葡萄如翡翠般嫩绿，晶莹夺目，被誉为“中国的绿珍珠”。
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