火焰山的形成，是由距今約1.7億年前的砂粒和泥土堆積而成的。那時氣候異常炎熱，堆積的砂石泥土中的鐵元素經過高溫氧化，形成了大量紅色的氧化鐵。後來隨著地殼運動抬升成山，兀然崛起在深凹的吐魯番盆地中，構成了火紅底色的火焰山山體。
新疆火焰山是吐魯番最著名的景點。其位於吐魯番盆地的北緣，古絲綢之路北道，主要由中生代的侏羅紀、白堊紀和第三紀的赤紅色砂、礫岩和泥岩組成。
火焰山古稱赤石山，位於吐魯番盆地的北緣，古絲綢之路北道。呈東西走向。火焰山，維吾爾語稱“克孜勒塔格”，意為“紅山”，唐人以其炎熱曾名為“火山”。山長100多公里，最寬處達10公里，海拔500米左右，主峰海拔831.7米。火焰山童山禿嶺，寸草不生，飛鳥匿蹤。每當盛夏，紅日當空，赤褐色的山體在烈日照射下，砂岩灼灼閃光，熾熱的氣流翻滾上升，就像烈焰熊熊，火舌撩天，故又名火焰山。
火焰山是中國最熱的地方，夏季最高氣溫高達47.8攝氏度，地表最高溫度高達89℃，沙窩裡可烤熟雞蛋。吐魯番屬典型的大陸性乾旱荒漠氣候。雖然年平均溫度只有14.5℃，然而超過35℃以上的日數卻在100天以上，即使38℃以上的酷熱天氣也有38日之多。
火焰山有其獨特的自然面貌，加上明代晚期吳承恩將唐三藏取經受阻火焰山，孫悟空三借芭蕉扇的故事寫進著名古代小說《西遊記》，把火焰山與唐僧、孫悟空、鐵扇公主、牛魔王聯絡在一起，使火焰山神奇色彩濃郁，成天下奇山。遊人到火焰山，還能看到唐僧路過時的栓馬樁—一柱凌空的山石還屹立在勝金口內；遠處一片平頂的山坡，則是唐僧上馬的踏腳石；拴馬樁東，隔峽谷有一高峰頂著一塊活像長嘴的巨石，人稱八戒石；一邊看著奇景，一邊說起孫猴子借鐵扇公主芭蕉扇扇滅火焰山烈火的故事，此行便變得興趣盎然。
