克拉玛依市位于准噶尔盆地西北緣，北边和西边为成吉思汗山，南边和东边为准噶尔盆地，北高南低，是典型的内陆荒漠地形。克拉玛依市下辖四个区，最北边的乌尔禾区位于白杨河冲积平原，最南边的独山子区位于天山山脉南麓，地形是南高北低。