地貌
喀什地區三面環山，一面敞開，北有天山南脈橫臥，西有帕米爾高原聳立，南部是綿亙東西的喀喇昆侖山，東部為一望無垠的塔克拉瑪干大沙漠。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。地貌輪廊是由穩定的塔里木盆地、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，造成喀什地區干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。境內最高的喬戈里峰海拔8 611米，最低處塔克拉瑪干大沙漠海拔1 100米，喀什市城區的平均海拔高度為1 289米。
山脈
天山南脈綿亙于喀什區域的北部。自西至東羅列著高山、中山、低山。高山主要有阿賴嶺、卡什卡蘇山、吐魯尕爾特及闊克沙勒嶺，山脈呈鰭狀、長垣狀，走向北東，切割較深；中山帶主要有喀孜尕爾特山自西向東伸延，切割較淺；低山帶自西向東有庫木別爾、喀什、阿圖什、柯坪等一系列背斜。柯坪山地位于烏喀公路北面，西起東經77°00′，東至東經77°5′，分為伽師境內東西走向的西柯坪塔格山和巴楚境內東北——西南走向的東柯坪塔格山。帕米爾高原東部位于喀什境內，北至布侖口谷地，南抵喀喇昆侖山(中巴邊境)，西抵薩雷闊勒嶺，東接西昆侖山。較高的山峰有7 719米的公格爾山，7 546米的慕士塔格山，7282米的慕士山和6 802米的切爾里丘克山。在喀什境內的喀喇昆侖山為山脈的東北坡，長約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座便坐落在喀喇昆侖山脈之中，其中海拔8 611米的世界第二高峰——喬戈里峰，是喀喇昆侖山的主峰。在喬戈里峰周圍，還有海拔8 066米的加舒爾布魯姆山，海拔8047米的布洛阿特峰，海拔 8 034米的加舒爾布魯姆峰。
平原
山前傾斜平原是喀什分布較廣的一種地形。一般由洪積扇、洪積錐、洪積裙、洪積平原組成。主要有柯坪、烏帕爾、黑孜、柯克亞(烏魯克)山前傾斜平原。克孜河沖積平原由沖積扇、沖積平原、干三角洲、托克拉克沙漠組成，由克孜河、恰克瑪克河、布古孜河組成平原水系，地形總的趨勢是由西向東傾斜。是喀什主要農區之一。蓋孜——庫山河沖積平原，地形總的趨勢是西南向東北微微傾斜。由蓋孜河沖積平原、庫山河沖積平原、依格孜亞沖積平原、洪積平原組成。葉爾羌河沖積平原為年輕的砂質沖積平原，由葉爾羌河、烏魯吾斯塘，提孜那甫河組成平原水系，地形總的趨勢是從南向東微微傾斜，是喀什最大的綠洲。
冰川
喀什地區的帕米爾山、喀喇昆侖山、昆侖山，冰川分布很廣。在帕米爾東部山地，冰川總面積達2 200多平方千米。其中公格爾山——慕士塔格山冰川面積就達635平方千米，冰層厚度達 100米，幾乎整個山體都被冰層所覆蓋。慕士塔格東坡的可可西里冰川，西北坡的羊布拉克冰川，公格爾山北坡的克拉牙——克拉冰川等，都長達20千米，氣勢磅礴，景觀奇異。喀喇昆侖山分布著巨大的冰雪層和冰川，其中著名的音蘇提冰川，長40.2千米，是中國最大的代冰川之一。這些冰川為喀什提供了比較穩定的水資源，故有“固體水庫”之稱。
河流
喀什地區水系受地形地貌、地域降水影響，各河系的源頭都位于冰川、山區積雪帶，隨著山區水分的融凍而使各河的年內枯洪變化明顯。各河都為融補型河流。全區有5大河流，另有短程河3條。
葉爾羌河是喀什地區最大的河流，支流眾多，較大的支流為塔什庫爾干河、克勒肯河。它發源于喀喇昆侖山的喬戈里峰，屬融雪補給型，河流全長1 000千米，流域面積10.81萬平方千米，灌溉著全區農田面積最大的綠洲——葉爾羌河平原。即莎車、澤普、麥蓋提、巴楚、農三師11個團場及葉城、岳普湖部分農田。夏洪期有余水灌溉下游胡楊林區，在阿瓦提縣匯入塔里木河（占塔河水量的17%）。年徑流量為64.33億立方米，少水年份為54.9l億立方米。克孜勒河發源于吉爾吉斯斯坦境內的特拉普齊亞峰，河長778千米，中國境內流長900千米，流域面積1.51萬平方千米。克孜勒河進入平原及疏附縣蘇乎魯克處分為南北兩支，南支喀什噶爾河，北支克孜爾保依河。
克孜勒河下游匯集于三角洲的伽師縣致西克水庫消失。克孜勒河灌溉區包括疏附縣、疏勒縣、喀什市、伽師縣及農三師伽師總場。其年徑流量為20.21億立方米。蓋孜河源于慕士塔格、公格爾、阿克塞巴什的融雪，以融雪補給為主，雨水補給量極少。蓋孜河河長320千米，流域面積1.62萬平方千米，有3條支流，水量
較豐的支流為木吉河，另有庫西瓦爾及拉依艾更(泉水)支流。蓋孜河下游至三角洲的岳普湖縣鐵里木消失。灌溉區包括疏附、疏勒、岳普湖等縣及農三師2個團場。年徑流量9.65億立方米。由于春季融雪量少，故徑流量不能滿足灌溉用水需要，時有春旱。庫山河源于慕士塔格、公格爾冰峰，以融冰補給為主。河長200余千米，流域面積 0.892萬平方千米，由卡拉塔什和且木干兩條支流匯合而成，另有皮河克和罕鐵列克小溪注入。灌溉區包括疏勒、英吉沙及東風農場，并消失于疏勒和英吉沙兩縣。年徑流量為6.3億立方米，庫山河流域易春旱。依格孜亞河發源于昆侖山北麓的不勒干積雪帶，雖有融雪補給，但其徑流形成主要依賴于降水和泉水補給。河長76千米，年徑流量2.02億立方米，灌區只有英吉沙縣依格孜來鄉農田，下游消失于山前洪積扇。另有恰克馬克河，因上游引水量大，至喀什地區境內基本上斷流，只有在暴雨時才有山洪下泄(歷史上曾流入克孜勒河)，平時河床干涸。吐曼河為地下水補給河，由山前洪積扇、沖積平原的降水下滲補給，灌溉疏附縣英吾斯坦鄉，阿克喀什鄉。提孜那甫河發源于昆侖山的陽吉峰，屬融雪補給型。河長430千米，流域面積1．456萬平方千米。提孜那甫河流經葉城縣境界，最后消失在塔克拉瑪干大沙漠。河水灌溉葉城縣農田及少量麥蓋提縣農田。年徑流量7.768億立方米。春季水量少，個別年份甚至斷流，時有春旱發生。烏魯克河、柯克亞河、棋盤河均發源于昆侖山北麓，沿河谷北下，屬降水、地下水混合補給型。烏魯克河年徑流量5.01億立方米。柯克亞河年徑流量僅為 0.132億立方米。
地下水
喀什地下水的動儲量約在50～60億立方米(包括上層滯水)。地下水徑流主要補給區是在洪積扇、沖積扇。各大河流在出山口后的礫質洪積物上大量滲漏，其滲漏量約占河水的30%以上，是平原區地下水徑流形成的主要來源。地下水運動規模在上游扇形地上主要為補給形成區，至下游則為蒸發消耗區。