塔里木河蜿蜒于塔里木盆地北部，由发源于天山的阿克苏河、发源于喀喇昆仑山的叶尔羌河、和田河汇流而成。全长2179千米，是我国最长的内陆河。在世界上仅次于前苏联的伏尔加河（3530千米）、锡尔一纳伦河（2991千米）、阿姆一喷赤一瓦赫什河（2991千米）和乌拉尔河（2428千米），为世界第5大内陆河。
塔里木河下游没有固定河床，河道分散，互相穿插，水网紊乱，河水流量因季节差异而变化很大。塔单木河流经的区域气候异常干燥并且常年鲜有降水，以帕米尔高原和昆仑山上的冰川雪水作为它绵延2179千米的唯一水源。每当进入酷热的夏季，积雪、冰川融化，河水流量急剧增长，整条河流就像一匹“无缰的野马”，沿着蜿蜒的河道奔腾咆哮着穿行在万里荒漠和草原上。
塔里木河流域包括塔里木盆地周边向中心聚流的9大水系和塔里木河干流、塔克拉玛干大沙漠、东部荒漠区。9大水系是孔雀河水系、迪那河水系、渭干河水系、库车河水系、喀什噶尔水系、叶尔羌河水系、和田河水系、克里雅河小河水系、车尔臣河（且末河）小河水系。原则上说，在南疆源自天山和昆仑山流入塔里木盆地的所有河流都可归为塔里木河水系，构成塔里木河流域。塔里木河流域是一个封闭的内陆水循环和水平衡相对独立的水文区域。
流淌在塔克拉玛干沙漠北缘的塔里木河，河道含沙量大，冲淤变化频繁，河流经常改道，在中游地区造成南北宽达上百千米的冲积平原，河道曲折，汉流众多，芦苇水草丛生，浩浩荡荡形成一派“水上迷宫”景象。
历史上，塔里木盆地周围的大部分河流都汇入塔里木河。后来由于人类不断地生产开发，许多河流被截流引入灌区，水量减少使有的支流不能注入塔里木河而消失，也使下游得不到灌溉的胡杨等植被大面积旱死。塔里木河河水最早曾注入罗布泊，但由于下游水经常断流，河道摆动而改道，导致河水不能注入罗布泊，而只有少量注入铁干里克的大西海子水库。塔里木河断流造成下游生态严重恶化，胡杨等植被形成的4000千米绿色走廊面临着新的生死考验。
如今，经过大力整治，塔里木河两岸胡杨林浓荫蔽日，形成天然绿色长廊，沃野千里，大型国营农牧场连片，是新疆重要的棉、粮、蚕桑和瓜果的生产基地，号称“塞外鱼米之乡”，也成为我国最重要的棉花生产基地。塔里木河漂流探险自古至今一直吸引着众多的国内外探险旅游者。
