东突厥斯坦占地面积 1,828,418 平方公里。相当于两个土耳其或者四个加利福尼亚州。国土面积的４３％被沙漠覆盖，另４０％有山脉组成。

主要的地形为三山加两盆。北部的准格尔盆地占地３０万４千２百平方公里，南部的塔里木盆地占地面积５３万平方公里。塔里木盆地有世界上第二大沙漠——塔克拉玛干大沙漠。准格尔盆地是库尔班通古特大沙漠。

 天山山脉横贯东突厥斯坦中部，境内部分长１７００公里，宽２５０－３００公里。北边的阿勒泰山是与俄罗斯，蒙古以及哈萨克斯坦的自然边界，境内长度４００公里。昆仑山在南部形成与西藏的自然边界。

 重要的河流有塔里木河：长２１３７公里，整个河流在东突厥斯坦的南部，起源于山脉，消失在沙漠之中，是世界上最长的境内河。伊犁河：向西流入哈萨克斯坦，并最终注入巴尔喀什湖。额尔齐斯河流向西北最终注入北冰洋。开都河：起源于天山山脉中段，流入博斯腾湖。昆彻河（孔雀河）：起源于博斯腾湖，以前注入罗布泊湖，但现在还没有流到罗布泊之前就已干枯。