喀什地區深居歐亞大陸中部，中國新疆西南部。東臨塔克拉瑪幹大沙漠，東北與柯坪縣、阿瓦提縣相連，西北與阿圖什市、烏恰縣和阿克陶縣相連，東南與皮山縣相連，西部與塔吉克斯坦相連，西南與阿富汗、巴基斯坦接壤。邊境線總長888千米。周邊鄰近國家還有吉爾吉斯斯坦、烏茲別克斯坦、印度3個國家。全區總面積16.2萬平方千米，東西寬約750千米，南北長535千米。
喀什地區三面環山，壹面敞開，北有天山南脈橫臥，西有帕米爾高原聳立，南部是喀喇昆侖山，東部為塔克拉瑪幹大沙漠。諸山和沙漠環繞的葉爾羌河、喀什噶爾河沖積平原猶如綠色的寶石鑲嵌其中。
整個地勢由西南向東北傾斜。地貌輪廓是由穩定的塔裏木盆地、天山、昆侖山地槽褶皺帶為主的構造單元組成。印度洋的濕潤氣流難以到達，北冰洋的寒冷氣流也較難穿透，造成喀什地區幹旱炎熱的暖溫帶的荒漠景觀。而山區的冰雪融水給綠洲的開發創造了條件，形成較集中的喀什噶爾和葉爾羌河兩大著名綠洲。境內最高的喬戈裏峰海拔8611米，最低處塔克拉瑪幹大沙漠海拔1100米，喀什市城區的平均海拔高度1289米。
喀什地區處在中亞腹部，受地理環境的制約，屬暖溫帶大陸性幹旱氣候帶。境內四季分明、光照長、氣溫年和日變化大，降水稀少，蒸發旺盛。夏季炎熱，但酷暑期短；冬無嚴寒，但低溫期長；春夏多大風、沙暴、浮塵天氣。
因地形復雜，氣候差異較大，大體可分為5個區：
壹、喀什平原氣候區。包括喀什北部、中部廣大沖積平原地區，年平均氣溫在11.4℃至11.7℃，年降水量39至664毫米，春夏秋冬四季分明。氣溫年變化和日變化大，降水變化顯著。日照長，蒸發強，氣候幹燥。冬季低溫期長，夏季長而炎熱。春季升溫快，常有倒春寒；秋季短促，降溫迅速。春季多大風、沙暴。浮塵日數頻繁。
二、沙漠荒漠氣候區。喀什南部、麥蓋提東部和葉城東北部，屬塔克拉瑪幹沙漠荒漠區。大陸性氣候極顯著，年平均氣溫在11℃以上，冬季寒冷，夏季酷熱，冷暖變化劇烈。降水稀少，氣候幹燥，年降水量在40毫米以下。風沙多，日照強。
三、山地丘陵氣候區。葉城中部，巴楚和伽師北部，疏附、英吉沙和莎車西部海拔 1500至3000米處山區丘陵地帶。年平均氣溫在11℃以下，冬季較長，夏季短促，年降水量在70毫米以上，主要集中在夏季，時有大雨甚至暴雨山洪發生。山區河谷地帶氣候適宜，夏季溫熱，冬季偏暖。
四、帕米爾高原氣候區。主要是塔什庫爾幹塔吉克自治縣。年平均氣溫在5℃以下，冬季漫長寒冷，夏季溫和。降水較少，主要集中在春夏兩季。大風日數多，光照充足，輻射強，天氣晴朗。
五、昆侖山氣候區。主要包括塔什庫爾幹塔吉克自治縣南部和葉城縣南部。年平均氣溫在5℃以下，山峰終年積雪，氣候嚴寒，空氣幹燥，低壓缺氧，風大雪多，天氣多變。全年可分為冷暖兩季。?