火焰山，位于吐鲁番境内，横亘于吐鲁番盆地中部，西起桃尔沟，东至柏树沟，西南为艾丁湖，东南为库木塔格，北部为博格达山山前倾斜平原。大致在东经89°10’~90°10’，北纬42°50’~43°5’范围内，北西西-南东东走向。全长约100千米，宽5~8千米，面积约600平方千米。
火焰山为天山支脉之一，形成于五、六千万年前的喜马拉雅运动时期。千万年间，地壳横向运动时留下的无数条褶皱带和大自然的风蚀雨剥，形成了火焰山起伏的山势和纵横的沟壑。火焰山的整个山体，全部由红色的砂岩和页岩组成，这些砂岩和页岩是距今约1.7亿年前的中生代白垩纪早白垩世的砂粒和泥土堆积而成的。那时气候异常炎热，堆积的砂石泥土中的铁元素经过高温氧化，雨水淋漓，形成了大量红色的氧化铁。这些堆积物在喜马拉雅造山运动时，褶曲隆起，抬升成山，兀然崛起在深凹的吐鲁番盆地中，构成了火红底色的火焰山山体。最高峰在鄯善县吐峪沟附近，海拔831.7米，火焰山是中国最热的地方，夏季温度最高可以达到47.8℃，火焰山山体阳面地表最高温度可达82.3℃。