传说中的火焰山实际上位于吐鲁番盆地。吐鲁番盆地是新疆天山东部南坡的一个山间盆地，范围以吐鲁番市为主，50140平方千米。“吐鲁番”是维吾尔语“低地”的意思。吐鲁番盆地属大陆荒漠性气候，干旱炎热，年降水量约16毫米，蒸发量高达3000毫米，夏季最高气温有过49.6℃的纪录，6～8月平均最高气温都在38℃以上。中午的沙面温度，最高达82.3℃，因此这里自古有“火洲”之称。

吐鲁番盆地经历了地质年代的侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪，是一个逐渐凹陷的古老盆地，特别是在距今3000万年前的喜马拉雅造山运动期间，盆地北缘的博格达山急剧上升，而盆地南北缘的库鲁克塔格山上升幅度较小，两山之间断裂陷落，最终形成了北高南低、西宽东窄的不对称盆地。中部有火焰山和博尔托乌拉山余脉横穿境内，把本地区分成南、北两半。吐鲁番矿产资源十分丰富，现已探明68种矿产，煤炭、石油、天然气、黄金、铁、铜、芒硝、花岗岩、钾硝石、钠硝石、膨润土等矿产储量大、品位高，极具开发价值和潜力。