伊犁州地理位置位于东经80°9′42″---91°01′45″，北纬40°14′16″---49°10′45″之间，地处中亚内陆腹地，疆域南北长约760公里，东西宽630公里。
伊犁地区拥有独特的温带海洋性气候，年极端温差大，最高42.8℃，最低-51.0℃。伊犁河谷平均气温10.4℃，塔城和阿勒泰地区的平均气温分别为8.7℃和5.8℃。年降水量丰富，伊犁河谷为300-500毫米，山区可达600-800毫米，湖泊和冰川资源也非常丰富。
全州总面积35万平方公里，地貌多样，包括8363244公顷山地、6298931公顷丘陵、10297437公顷平原和2043855公顷沙漠。土地利用以耕地、林地和草地为主，林地中天然林占主体，草地多为天然草场。水资源丰富，河流众多，年径流量363.20亿立方米，湖泊总面积1125.2平方公里，冰川总面积3524.44平方公里，蕴藏巨大水能。
伊犁州拥有多种矿产资源，如铍、白云石、钾长石、铬、铯等，其中部分矿产在全国排名前五。山脉方面，阿尔泰山绵延500公里，天山山脉横亘自治州南部，其中天山的托木尔峰高达7443米。主要山脉还包括准噶尔山和阿尔泰山，共同塑造了"三山两盆两谷"的地貌特征。
阿尔泰山与天山之间是准噶尔盆地，东高西低，呈不等边三角形，海拔较低，是半封闭性内陆盆地。众多河流如伊犁河、额尔齐斯河等源自山脉，汇聚湖泊，形成独特的水系。
地震活动频繁，自2007年至2012年间记录了多次地震，反映了该地区地壳的活跃性。
伊犁哈萨克自治州地处祖国西北边陲，成立于1954年，辖塔城、阿勒泰两个地区和10个直属县市，是全国唯一的既辖地区、又辖县市的自治州。西部紧邻欧亚国家哈萨克斯坦，这里有中国陆路最大的通商口岸（霍尔果斯口岸）。全州总面积35万平方公里，因雨量较充沛被称为中亚湿岛或塞外江南。人口500多万人，有哈萨克、汉、维吾尔、回、蒙古、锡伯等47个民族成份，其中哈萨克族占25.5%，汉族占45.2%，维吾尔族占15.9%，回族占8.3%，蒙古族占1.69%，锡伯族占0.83%。