巴州属典型大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，光照充足，春秋多晴少雨，风沙较多。农业主要集中在塔里木盆地东北部暖温带平原地区。

巴州地貌多样，北部天山横亘，中部沙丘连绵，南部为昆仑山脉，境内有高山、草原、盆地、湖泊、戈壁、沙漠和平原绿洲。全州平原面积25万平方公里，占一半左右，沙漠面积14万平方公里，占全州面积的30%。

巴州旅游资源极为丰富，这里有大漠深处神秘的罗布泊、楼兰古国遗址， 烟波浩渺的博斯腾湖，天山南麓最美丽的巴音布鲁克草原，这里还是土尔扈特蒙古部落的东归之地，阿尔金山国家级自然保护区，被赞为地球上稀有的高原物种基因库。