吐魯番是典型荒漠氣候,極端乾燥,降雨稀少且大風頻繁,故有火洲、風庫之稱。這裏全年日照時數逾三千小時,夏季極端高氣溫近攝氏五十度,地表溫度曾超過八十二度,石頭上可烤熟麵餅。年平均降水量僅十六點四毫米,而蒸發量則高達三千毫米以上。
逾七成人為維族人的吐魯番地區,因屬盆地,地下水充足,盛產葡萄、哈密瓜等水果。而因氣候乾燥少雨,水果中含糖量極高。而廣為人知的旅遊景點火焰山,距離吐魯番市約十公里。每當盛夏,山體在烈日照射下,氣流滾滾上升,紅色山體如烈火燃燒,是火洲中的火洲。再加上《西遊記》裏孫悟空三借芭蕉扇撲滅火焰山烈火的故事,令火焰山廣為人知。