Mapa físico de Sinkiang
Sinkiang es la división administrativa más grande de China y la octava subdivisión del país en el mundo, con más de 1.6 millones de km2 (640,000 millas cuadradas). Sinkiang contiene el territorio en disputa de Aksai Chin, que es administrado por China y reclamado por India.
Xinjiang está dividida por la cordillera Tian Shan, que la divide en dos grandes cuencas: la Cuenca Dzúngara en el norte y la Cuenca Tarim en el sur. Una cuña pequeña en forma de V entre estas dos cuencas principales, limitada por el rango principal de Tian Shan en el sur y las montañas Borohoro en el norte, es la cuenca del río Ili, que desemboca en el lago Balkhash de Kazajstán; una cuña aún más pequeña más al norte es el valle de Emin.
Otras cadenas montañosas importantes de Xinjiang incluyen las montañas Pamir y Karakoram en el suroeste, las montañas Kunlun en el sur (a lo largo de la frontera con el Tíbet) y las montañas Altai en el noreste (compartidas con Mongolia). El punto más alto de la región es la montaña K2, a 8611 metros sobre el nivel del mar, en las montañas Karakoram, en la frontera con Pakistán.
Gran parte de la cuenca del Tarim está dominada por el desierto de Taklamakan. Al norte se encuentra la Depresión de Turpan, que contiene el punto más bajo en Xinjiang y en toda la República Popular China, a 155 metros bajo el nivel del mar.
La Cuenca Dzúngara es un poco más fría y recibe algo más de precipitación que la Cuenca Tarim. No obstante, también tiene un gran desierto de Gurbantünggüt (también conocido como Dzoosotoyn Elisen) en su centro.
La cordillera de Tian Shan marca la frontera de Xinjiang-Kirguistán en el Paso de Torugart (3752 m). La carretera Karakorum (KKH) une Islamabad, Pakistán, con Kashgar a través del paso Khunjerab.