天山山脉东西总长绵延2500公里左右，这条气势磅礴的山脉，西段在苏联境内，东段在中国境内。这里所谈的天山仅限于中国境内，全长1800公里左右，又称东部天山。
天山的四界至令尚未有明确的划界，根据多数学者的见解，东部天山的范围大致包括夹于准噶尔盆地和塔里木盆地之间的多列山地。
依南北排列的层次，分成北、中、南天山三部分。
北天山包括最北沿从阿拉套、别珍套到哈尔里克山的9条山地。中天山包括乌逊山、阿吾拉勒山、阿拉沟山、觉罗塔格、比依克山、那拉提山及艾尔宾山等共7座山地。南天山包括最南沿由天山南脉到库鲁克塔格共6条向北凸出的弧形山地。
天山山脉的南北宽度，最东段仅30~70公里，至两段展宽达400公里左右。
如果从地图上看，天山的平面形状很象一把扫帚：扫把在东，帚扇在西。
天山山脉高峰林立，它的主峰——托木尔峰，海拔7435米，其他著名的高大山峰还有：汗腾格里峰(6995米)、雪莲峰(6201米)、博格达峰(5445米)等等。整个山势东低(4300~5400米)西高(5500~7400米)，北低(3600~5400米)南高(5500~7400米)。
天山的走向基本上和地球旋转的方向一致，为东西走向，并且与西风带气流方向大体一致。
只是在天格尔山以西山体增宽，形成向西张口的喇叭状，群山对峙的低地中出现了一块风光秀丽、牧歌欢唱的伊犁河谷地。
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