环境气候吐鲁番盆地在自然条件和人文景观方面，有许多在全国乃至全世界都堪称独特，因而引起旅游者的强烈兴趣。世界第二低地北依终年积雪的博格达山，南傍寸草不生的库鲁克塔格，中间盆地低凹，低于海平面的陆地和水面有4050多平方千米，占整个盆地面积的8%。而在这4000多平方千米土地中，又有2000多平方千米是低于海平面100米以下的低地。位于“盆底”的艾丁湖湖面低于海平面154米，已干涸的湖盆中，个别洼地低于海平面161米，是仅次于约旦死海（一392米）的世界第二低地。
有名的“火洲”酷热和干燥是吐鲁番地区又一引人注目的气候特点。盆地中心的7月份平均气温达40℃，曾出现过49．6℃的极端气温，沙表气温记录最高达82．3℃，为全国之冠。吐鲁番市平均年降雨量仅16．6毫米，托克逊县只有3．9毫米，降雨量最多的鄯善县也不过25．5毫米。而蒸发量极大，有时雨滴在降落过程中即被蒸发，地面不见滴水，因而有“干雨”的现象。
炎夏，横亘干盆地北部的火焰山，赭色的砂岩，在烈日映照下，红光耀目，烟云蒸腾，远远望去，颇似熊熊燃烧的火山。《西游记》中说，唐僧师徒西去途中，遇火焰山受阻。那山“有八百里火焰，周围寸草不生”。谁要“过山，就是铜脑盖、铁身躯，也得化成计”。这火只有靠铁扇公主的芭蕉扇才得熄灭。孙悟空使尽了浑身本领，最后巧施计策，钻进铁扇公主的肚子里造反，大战牛魔王，才算制服了铁扇公主和牛魔王，借得扇子，将800里大火熄灭，师徒得以继续西去。
吴承恩这一段离奇幽默的描写，使火焰山名声广为人知。现实中的火焰山东西长90余千米，海拔800米，由于盆地部分在海平面以下，因此显得很高。它虽不似《西游记》的火焰山那样吓人，却也是浑身光裸，寸草不生，热浪滚滚。唐代诗人岑参曾多次驻足于火焰山前，留下了多首诗作，就中主要写一个“火”字。在《火山云歌送别》这首诗中说：火山突兀赤亭口，火山五月火云厚。火云满山凝未开，飞鸟千里不敢来。
吐鲁番的特点是，热而不闷，难有大汗淋漓，浑身湿腻的感觉。这主要是由于相对湿度小，一般湿度小于30%的时间长达120～140天，又加日温差大，平均达15℃以上。因此，即使大热天，市面上依然行人如织，人声鼎沸，生活如常，“火洲”是人们对这里自然地理特点的形象概括，元明以后吐鲁番也曾以“火洲”命名。 States have problems by
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