盆地地貌可分三部分,平原可分為兩區,北部平原北起阿爾泰山南麓,南至沙漠北緣,風蝕地貌明顯,也有大片的草原和半荒漠草原,有大片風蝕窪地。南部平原南起天山北麓,北至沙漠南緣,是北疆主要的農業區。中部是古爾班通古特沙漠,古爾班通古特沙漠是中國第二大沙漠,固定和半固定沙丘占優勢,流動沙丘僅占3%。
盆地邊緣為山麓綠洲,日平均氣溫大於10℃的溫暖期約140~170天,栽培作物多,一年一熟,盛產棉花、小麥。盆地南緣沖積扇平原廣闊,是新墾農業區。發源於山地的河流,受冰川和融雪水補給,水量變化穩定,農業用水保證率高。牧場廣闊,牛羊成群。準噶爾盆地內蘊藏著豐富的石油、煤和各種金屬礦藏,石油總資源量為86億噸。盆地西部的克拉瑪依是中國較大的油田。北部的阿爾泰山區盛產黃金。
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