吐鲁番盆地，位于中国新疆维吾尔自治区中部，是天山山脉东段博格达山与库鲁克塔格山之间的大洼地。平均海拔约为500米。盆地最低点为艾丁湖，海拔-154米，是中国最低的自然湖泊，也是世界上著名的内陆盐湖之一。
该盆地东西长约250公里，南北宽约75公里，总面积达5.01万平方千米。吐鲁番盆地属于典型的暖温带干旱荒漠气候，主要特点是干燥、高温、多风，年降水量少但局地性强，蒸发量大。
吐鲁番盆地的气候极端，夏季炎热干燥，最高气温可达49.6℃，中午沙面温度甚至可超过82.3℃。年日照时数长，蒸发能力强，平均蒸发量为2837.8毫米，其中春末和夏季蒸发量最为旺盛。盆地内降水量极低，年平均降水量不足20毫米。
吐鲁番盆地最低点——艾丁湖
艾丁湖位于新疆维吾尔自治区吐鲁番市南部，距离吐鲁番市约50公里，东西长约40公里，南北宽约8公里，湖盆面积达200平方公里，是中国大陆海拔最低的盐湖。
艾丁湖的形成可以追溯到约2.49亿年前，是喜马拉雅山造山运动的产物。在距今约300万年前，艾丁湖面积达到了3万平方公里，曾经是一个碧波荡漾的巨型淡水海，但因为缺乏流出通道，且不断蒸发，演变成了标准的咸水湖。艾丁湖的湖面比海平面低154.31米，湖底最低处甚至达到-161米。
尽管当地干燥少雨，蒸发量极大，但艾丁湖并未完全干涸。吐鲁番在戈壁沙滩上建起了5万亩的梭梭草林带，修建和改造了大量防渗渠，让白杨河经过托克逊县灌溉区后剩余的水流向艾丁湖，将大河沿的水也引向艾丁湖。特别是在早春时节，随着雪山融水的下淌，湖水水位还会上升。
吐鲁番盆地的水资源和坎儿井
吐鲁番盆地的气候条件极端干旱地年平均降水量非常低，吐鲁番城区年平均降水量为16.4毫米，托克逊城为6.9毫米。所幸的是吐鲁番盆地北有博格达山，西有喀拉乌成山，这些山脉的山顶常年覆盖着冰雪，每年夏季大量融雪和雨水流出山口，渗透到戈壁滩下，为吐鲁番提供了丰富的水，但由于吐鲁番盆地气候干旱、降水少且蒸发旺盛，年蒸发量达到了3000毫米，导致水资源十分有限。
依托冰山融水建立的坎儿井系统是吐鲁番绿洲农业的重要水源保障，当地共有1100多道坎儿井，年径流量达2.94亿立方米。坎儿井由竖井、暗渠（地下渠道）、地面渠道和小蓄水池四部分组成。
首先，在地面由高至底打下井口，利用山体的自然坡度，将这些水资源引出地表，并通过竖井将地下水汇聚进入地下渠道。然后，在井底修通暗渠，将水输送到靠近村镇的明渠，再通过地面渠道将水输送到需要灌溉的农田或居民用水点。此外在一些关键节点设置小型蓄水池，用于储存和调节水量 这种设计使得坎儿井能够自流取水，不消耗动力，流量稳定，不受季节影响。
坎儿井在极为干旱的环境中有效地利用了地下水资源。由于深藏地下，坎儿井能够防止水量蒸发，确保了灌溉水源的稳定供应。地下的坎儿井系统还能防风防沙，有助于保护绿洲农业的发展，一直是吐鲁番盆地农业和生活用水的主要来源，灌溉了大片农田。
吐鲁番盆地的绿洲农业
吐鲁番市下辖一区两县，气候干燥炎热，夏季温度极高，因此古代被称为“火洲”，吐鲁番市所辖的国土空间面积69713平方公里。吐鲁番辖区内的绿洲由一系列分布式的绿洲组成，共106块，总面积为2398.50平方公里。
当地最著名的绿洲是葡萄沟，是火焰山山谷最大的一个沟谷，全长7公里、最宽处约2公里。这个地区因盛产葡萄而得名，当地维吾尔人称之为“布依鲁克”，意思是“长着又多又好葡萄的地方”。
葡萄沟的形成属于天山山脉博格达峰南坡前出带中的一个褶皱，内有布依鲁克河流过，溪流环绕，水质清纯，进一步保证了葡萄的甜美口感。居住着9000余名维吾尔、回、汉等农民。
这里的农业历史悠久，早在公元5世纪至7世纪前期，当地就以种植糜粟、麦类闻名，属于典型的旱作农业。吐鲁番的葡萄种植已有2000年的历史，早在张骞出使西域时就已经发现这里种植葡萄。
盆地年日照时数超过3000小时，日照时间非常长，为作物的生长提供了充足的光照条件。无霜期达270天，年积温在5000℃左右，夏季温度高达38℃以上。
吐鲁番主要经济作物包括葡萄、棉花和哈密瓜等。葡萄种植面积超过60万亩，占全国总面积的4.8%，产量达到114万吨，占全疆的52.84%，全国总产量的8.1%，是中国重要的葡萄生产基地。
吐鲁番还是长绒棉的重要产区。长绒棉原产于南美，后传入中国。尽管早期人们认为南疆无法种植长绒棉，但陈顺理通过不懈努力，在1955年成功培育出了我国第一个长绒棉品种“胜利1号”，打破了这一限制。
吐鲁番棉花是典型的中亚埃及型海岛棉，品质优良，是中国棉花中的精品，广受市场欢迎。当地农场远离污染，用水来源与天山积雪融水；植棉多用农家肥和复混肥；采用生物综合防治病虫害，农药用量少，极适宜生产高品质绿色有机棉。吐鲁番盆地接种肉苁蓉面积也达到了100多万亩，并建立了相应的产业链。
吐鲁番盆地的高昌古国和交河古城
吐鲁番盆地是古代丝绸之路的重要枢纽，这里曾诞生了多个重要的古国和城市，其中最为著名的是高昌古国和交河城。
高昌国位于今新疆吐鲁番市高昌区，高昌国以汉人为主体居民，高昌汉人来历始于公元前一世纪，是西汉王朝在车师前国境内的屯田部队的后裔，汉代戊己校尉即驻扎在此。
高昌的阴氏和令狐氏等家族源出中原，而麴氏则从金城郡迁移过来。公元439年，北魏消灭北凉后，又有大量汉人向西迁移至高昌，加之先前来到此地的汉人，使得高昌迅速成为汉人在西域的重要聚居地。实施了郡县制，与内地的行政管理制度相一致。
先后经历了阚氏高昌、张氏高昌、马氏高昌及麴氏高昌四个时期。它是“东连东土、西通西域、南扼丝路、北控草原”的交通枢纽。贞观十四年（640年），唐朝灭掉了高昌国，并设立了高昌县和西州。
交河故城位于吐鲁番市以西约13公里的雅尔乃孜沟中，最早是西域三十六国之一的“车师前国”的都城。十六国至唐代期间，交河故城先后作为高昌郡、县城遗址，在唐贞观十四年（640年）以后成为高昌郡的交河县城。交河故城现存遗迹面积约47万平方米，长1650米，中间最宽处约300米，有街巷34条，房屋1300多间，保存完整的有700多间。
交河古城的最大建筑特色是大部分建筑物和宽大的街道都是从原生土中掏挖出来的，即挖地留墙并从台地表面向下挖掘而成的，这使得大部分建筑物的基本墙体为生土墙。此外，高昌人还兼用了传自中原的夯筑和土坯砌筑等方法来构建部分建筑结构。
