地貌
喀什地区三面环山，一面敞开，北有天山南脉横卧，西有帕米尔高原耸立，南部是绵亘东西的喀喇昆仑山，东部为一望无垠的塔克拉玛干大沙漠。诸山和沙漠环绕的叶尔羌河、喀什噶尔河冲积平原犹如绿色的宝石镶嵌其中。整个地势由西南向东北倾斜。地貌轮廊是由稳定的塔里木盆地、天山、昆仑山地槽褶皱带为主的构造单元组成。印度洋的湿润气流难以到达，北冰洋的寒冷气流也较难穿透，造成喀什地区干旱炎热的暖温带的荒漠景观。而山区的冰雪融水给绿洲的开发创造了条件，形成较集中的喀什噶尔和叶尔羌河两大著名绿洲。境内最高的乔戈里峰海拔8 611米，最低处塔克拉玛干大沙漠海拔1 100米，喀什市城区的平均海拔高度为1 289米。
山脉
天山南脉绵亘于喀什区域的北部。自西至东罗列着高山、中山、低山。高山主要有阿赖岭、卡什卡苏山、吐鲁尕尔特及阔克沙勒岭，山脉呈鳍状、长垣状，走向北东，切割较深；中山带主要有喀孜尕尔特山自西向东伸延，切割较浅；低山带自西向东有库木别尔、喀什、阿图什、柯坪等一系列背斜。柯坪山地位于乌喀公路北面，西起东经77°00′，东至东经77°5′，分为伽师境内东西走向的西柯坪塔格山和巴楚境内东北——西南走向的东柯坪塔格山。帕米尔高原东部位于喀什境内，北至布仑口谷地，南抵喀喇昆仑山(中巴边境)，西抵萨雷阔勒岭，东接西昆仑山。较高的山峰有7 719米的公格尔山，7 546米的慕士塔格山，7282米的慕士山和6 802米的切尔里丘克山。在喀什境内的喀喇昆仑山为山脉的东北坡，长约280千米，平均海拔5 500米以上。世界上海拔在8 000米以上的14座高峰中，有4座便坐落在喀喇昆仑山脉之中，其中海拔8 611米的世界第二高峰——乔戈里峰，是喀喇昆仑山的主峰。在乔戈里峰周围，还有海拔8 066米的加舒尔布鲁姆山，海拔8047米的布洛阿特峰，海拔 8 034米的加舒尔布鲁姆峰。
平原
山前倾斜平原是喀什分布较广的一种地形。一般由洪积扇、洪积锥、洪积裙、洪积平原组成。主要有柯坪、乌帕尔、黑孜、柯克亚(乌鲁克)山前倾斜平原。克孜河冲积平原由冲积扇、冲积平原、干三角洲、托克拉克沙漠组成，由克孜河、恰克玛克河、布古孜河组成平原水系，地形总的趋势是由西向东倾斜。是喀什主要农区之一。盖孜——库山河冲积平原，地形总的趋势是西南向东北微微倾斜。由盖孜河冲积平原、库山河冲积平原、依格孜亚冲积平原、洪积平原组成。叶尔羌河冲积平原为年轻的砂质冲积平原，由叶尔羌河、乌鲁吾斯塘，提孜那甫河组成平原水系，地形总的趋势是从南向东微微倾斜，是喀什最大的绿洲。
冰川
喀什地区的帕米尔山、喀喇昆仑山、昆仑山，冰川分布很广。在帕米尔东部山地，冰川总面积达2 200多平方千米。其中公格尔山——慕士塔格山冰川面积就达635平方千米，冰层厚度达 100米，几乎整个山体都被冰层所覆盖。慕士塔格东坡的可可西里冰川，西北坡的羊布拉克冰川，公格尔山北坡的克拉牙——克拉冰川等，都长达20千米，气势磅礴，景观奇异。喀喇昆仑山分布着巨大的冰雪层和冰川，其中著名的音苏提冰川，长40.2千米，是中国最大的代冰川之一。这些冰川为喀什提供了比较稳定的水资源，故有“固体水库”之称。
河流
喀什地区水系受地形地貌、地域降水影响，各河系的源头都位于冰川、山区积雪带，随着山区水分的融冻而使各河的年内枯洪变化明显。各河都为融补型河流。全区有5大河流，另有短程河3条。
叶尔羌河是喀什地区最大的河流，支流众多，较大的支流为塔什库尔干河、克勒肯河。它发源于喀喇昆仑山的乔戈里峰，属融雪补给型，河流全长1 000千米，流域面积10.81万平方千米，灌溉着全区农田面积最大的绿洲——叶尔羌河平原。即莎车、泽普、麦盖提、巴楚、农三师11个团场及叶城、岳普湖部分农田。夏洪期有余水灌溉下游胡杨林区，在阿瓦提县汇入塔里木河（占塔河水量的17%）。年径流量为64.33亿立方米，少水年份为54.9l亿立方米。克孜勒河发源于吉尔吉斯斯坦境内的特拉普齐亚峰，河长778千米，中国境内流长900千米，流域面积1.51万平方千米。克孜勒河进入平原及疏附县苏乎鲁克处分为南北两支，南支喀什噶尔河，北支克孜尔保依河。
克孜勒河下游汇集于三角洲的伽师县致西克水库消失。克孜勒河灌溉区包括疏附县、疏勒县、喀什市、伽师县及农三师伽师总场。其年径流量为20.21亿立方米。盖孜河源于慕士塔格、公格尔、阿克塞巴什的融雪，以融雪补给为主，雨水补给量极少。盖孜河河长320千米，流域面积1.62万平方千米，有3条支流，水量
较丰的支流为木吉河，另有库西瓦尔及拉依艾更(泉水)支流。盖孜河下游至三角洲的岳普湖县铁里木消失。灌溉区包括疏附、疏勒、岳普湖等县及农三师2个团场。年径流量9.65亿立方米。由于春季融雪量少，故径流量不能满足灌溉用水需要，时有春旱。库山河源于慕士塔格、公格尔冰峰，以融冰补给为主。河长200余千米，流域面积 0.892万平方千米，由卡拉塔什和且木干两条支流汇合而成，另有皮河克和罕铁列克小溪注入。灌溉区包括疏勒、英吉沙及东风农场，并消失于疏勒和英吉沙两县。年径流量为6.3亿立方米，库山河流域易春旱。依格孜亚河发源于昆仑山北麓的不勒干积雪带，虽有融雪补给，但其径流形成主要依赖于降水和泉水补给。河长76千米，年径流量2.02亿立方米，灌区只有英吉沙县依格孜来乡农田，下游消失于山前洪积扇。另有恰克马克河，因上游引水量大，至喀什地区境内基本上断流，只有在暴雨时才有山洪下泄(历史上曾流入克孜勒河)，平时河床干涸。吐曼河为地下水补给河，由山前洪积扇、冲积平原的降水下渗补给，灌溉疏附县英吾斯坦乡，阿克喀什乡。提孜那甫河发源于昆仑山的阳吉峰，属融雪补给型。河长430千米，流域面积1．456万平方千米。提孜那甫河流经叶城县境界，最后消失在塔克拉玛干大沙漠。河水灌溉叶城县农田及少量麦盖提县农田。年径流量7.768亿立方米。春季水量少，个别年份甚至断流，时有春旱发生。乌鲁克河、柯克亚河、棋盘河均发源于昆仑山北麓，沿河谷北下，属降水、地下水混合补给型。乌鲁克河年径流量5.01亿立方米。柯克亚河年径流量仅为 0.132亿立方米。
地下水
喀什地下水的动储量约在50～60亿立方米(包括上层滞水)。地下水径流主要补给区是在洪积扇、冲积扇。各大河流在出山口后的砾质洪积物上大量渗漏，其渗漏量约占河水的30%以上，是平原区地下水径流形成的主要来源。地下水运动规模在上游扇形地上主要为补给形成区，至下游则为蒸发消耗区。