伊犁在北疆。天山山脉将新疆分为南北两大部分，天山以北为称为北疆。北疆包括乌鲁木齐、克拉玛依、阿勒泰地区、塔城地区、昌吉、石河子、北屯、可克达拉、伊犁、博尔塔拉等地区。伊犁得名于伊犁河，最早见《汉书》，史称伊列、伊丽、伊里等名。伊犁哈萨克自治州最早出现的民族为塞人。
伊犁哈萨克自治州地域跨度大，自然地貌特色明显。其中由三大山系阿尔泰山、准噶尔山、天山山脉及其水系构成自治州重要的人文和自然经济区。地貌类型复杂多样，主要划分为4类，即山地，分布在境内西南部、东北部和准噶尔盆地西部；丘陵分布在山麓缓坡地带；平原分布在天山谷地、乌伦古河河谷、额尔齐斯河河谷、准噶尔盆地及盆地西部山区山间谷地；沙漠分布在沙湾、乌苏、富蕴、福海、布尔津、哈巴河、吉木乃、霍城等县（市）。
伊犁哈萨克自治州境内有283条河流，主要有伊犁河（支流有特克斯河、巩乃斯河、喀什河3大河流）、额尔齐斯河（中国唯一流入北冰洋的河流，较大支流有喀拉额尔齐斯河、卡依尔特斯河、布尔津河、哈巴河、库依尔特斯河、别列孜河、克兰河）、乌伦古河（有两条较大支流布尔根河和青格里河）、额敏河、奎屯河。
伊犁哈萨克自治州水资源总量343.26亿立方米，地表水年径流量331.24亿立方米，地下水平均年径流量169.84亿立方米，水能储量1249.4万千瓦，可开发建设0.6万千瓦以上一级和梯级电站的坝址128个，总装机容量可达647.49万千瓦，年发电量可达259.86亿千瓦小时。
