塔里木河从其主要源流叶尔羌河源头算起全长2437千米，为我国最长的内陆河。塔里木河干流从阿克苏河、叶尔羌河及和田河三河汇合处的肖夹克到台特玛湖，长1321千米，分为三段：从肖夹克至英巴扎为上游段，英巴扎至恰拉为中游段，恰拉至台特玛湖为下游段。

塔里木河流域位于西北干旱内陆盆地，在地域上包括塔里木盆地周边向心聚流的九大水系和塔里木河干流、塔克拉玛干沙漠及东部荒漠三大区，流域总面积102万平方千米。

塔里木河流域由发源于塔里木盆地周边的天山、帕米尔高原、喀喇昆仑山、昆仑山、阿尔金山的144条河流构成，分属于九大水系，即开都河与孔雀河水系、迪那河小河水系、渭干河与库车河水系、阿克苏河水系、喀什噶尔河水系、叶尔羌河水系、和田河水系、克里雅河小河水系、车尔臣河小河水系组成。

塔里木河流域是我国最大的内陆河流域，也是我国面向中亚、西亚开放和“中—巴经济走廊”的重要通道，是我国重要的棉花、特色林果业生产基地和石油化工基地，地理位置独特、地缘优势明显。

塔里木河流域是我国天然胡杨林分布最集中、保存最完整、最具代表性的地区，流域分布的天然胡杨林面积分别占世界和中国天然胡杨林面积的54%和90%，不仅拥有世界上数量最多、分布面积最广的天然胡杨林资源基因库，也是我国生态安全战略格局“两屏三带”中“北方防沙带”和生态文明廊道的重要组成部分，生态地位不可替代。

由于人类活动与气候变化等影响，20世纪40年代以前，一些河流逐渐脱离干流，形成目前与塔里木河干流有地表水水力联系的只有和田河、叶尔羌河和阿克苏河三条源流，另有孔雀河通过库塔干渠向塔里木河下游地区输水，即“四源一干”。近年来，车尔臣河每年有水注入塔里木河干流尾闾台特玛湖，逐步形成了 “五源一干”的格局。

塔里木河从断流、梗塞、衰败，到输水、修复、重建的历程，特别是2016年流域实施重点胡杨林区生态输水以来，河流水系通达，地下水埋深明显抬升；胡杨长势好转且林龄结构得以优化，河流生态廊道宽幅有所扩大、植被覆盖度和物种多样性明显增加，生态系统结构趋于稳定与功能逐步增强，总体呈现出大河奔腾，长河布绿，生态复苏，绿洲和谐的景象。