天山是世界七大山系之一，位于欧亚大陆腹地，东西横跨中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦四国，全长约2500千米，南北平均宽250—350千米，最宽处达800千米以上，是世界上最大的独立纬向山系，也是世界上距离海洋最远的山系和全球干旱地区最大的山系。
天山呈东西走向，绵延中国境内1700千米，占地57万多平方千米，占新疆全区面积约1/3。中国境内的天山山脉把新疆大致分成两部分：南边是塔里木盆地，北边是准噶尔盆地。托木尔峰是天山山脉的最高峰，海拔7443.8米。锡尔河、楚河和伊犁河都发源于天山。
2013年6月21日，中国境内天山的托木尔峰、喀拉峻-库尔德宁、巴音布鲁克、博格达4个片区以“新疆天山”名称成功申请成为世界自然遗产，成为中国第44处世界遗产。2017年7月10—17日，乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦三国联合就西部天山山脉申遗在内的6个自然遗产项目入选联合国教科文组织世界遗产名录。
中国境内天山山脉由三列平行的褶皱山脉组成，山势西高东低，山体宽广。天山北脉有阿拉套山、科古琴山、博罗科努山、博格达山等；天山中脉（主干）有阿拉喀尔山、那拉提山、艾尔温根山、霍拉山等；天山南脉有科克沙尔山、哈尔克山、贴尔斯克山、喀拉铁克山等。