巴里坤哈萨克自治县是新疆维吾尔自治区东北部的一个边境县，位于天山山脉东段与东准噶尔断块山系之间的草原上，地理坐标为东经91°19′30″～94°48′30″、北纬43°21′～45°5′19″,东邻伊吾县，南接哈密市，西毗木垒哈萨克自治县，北界蒙古人民共和国，中蒙国界长达309公里。全县总面积38445.3平方公里，县境东西长276.4公里，南北宽180.6公里。县城西距新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市595公里，东南离哈密行署所在地哈密市131公里。

巴里坤县奇特的地形地貌，可以说是新疆地形特征的一个缩影。

巴里坤县的地势，东南高，西北低，受地质构造控制，大体可以分为高中山地、高原、盆地、戈壁荒漠、湖泊五大类。

地形特征是三山（巴里坤山、莫钦乌拉山、东准噶尔断块山系）夹两盆（巴里坤盆地、三塘湖盆地）。南部是巴里坤山，中部是莫钦乌拉山，北部是东准噶尔断块山系。

巴里坤山（南山），位于县境南沿，为天山山脉东段，绵延县境内160多公里，平均海拔3300米，最高峰是奎苏东南的月牙山，海拔4308.3米。在海拔3600米以上的山峰，终年积雪，分布着大量的冰川。

巴里坤县中部是天山支脉莫钦乌拉山，因在巴里盆地之北，当地俗称"北山"。莫钦乌拉山由西北向东南延伸，中部高，西部陷没，全长70公里，海拔在2800-3200米之间。

最北部中蒙国界处是东准噶尔断块山系，东西走向，包括五条山（小哈甫提克山、大哈甫提克山、呼洪得雷山、苏海图山、海来山），逶迤县境内部170多公里，平均海拔在2000为米左右。

巴里坤盆地是由巴里坤山、莫钦乌拉山和萨尔乔克西山所包围的山间盆地，是巴里坤县的平原地区。海拔1500-2000米。其中，西北山势最低，形成了水气入侵的天然缺口，盆底西宽东窄，状如老虎大腿。地势由东向西倾斜，巴里坤湖为盆地的最低处，海拔1581米。盆地分为三个地形区：南北高山区、西部低山区及中部高位盆地。整个盆地面积是的4514.64平方公里，占全县总面积的11.74%。

三塘湖盆地，在莫钦乌拉山与东准噶尔断块山系之间。虽说距县城88公里，但地形状况与巴里坤盆地大不相同。多为戈壁地带，呈荒漠与半荒漠景观。这里因风大，形成了风蚀蘑菇和第三级的雅丹地貌分布。

县境内三座山脉，两大盆地，横向排布，错落有序，"三山夹两盆"是巴里坤地形的轮廓。