青藏高原是世界上隆起最晚、面積最大、海拔最高的高原，因而被稱為“世界屋脊”，被視為南極、北極之外的“地球第三極”。
青藏高原總的地勢由西北向東南傾斜，地形複雜多樣、景象萬千，有高峻逶迤的山脈，陡峭深切的溝峽以及冰川、裸石、戈壁等多種地貌類型；有分屬寒帶、溫帶、亞熱帶、熱帶的種類繁多的奇花異草和珍稀野生動物，還有垂直分佈的“一山見四季”、“十里不同天”的自然奇觀等。地貌大致可分為喜馬拉雅山區，藏南谷地，藏北高原和藏東高山峽谷區。
喜馬拉雅高山區，位於藏南，由幾條大致東西走向的山脈組成，平均海拔6000米左右。其中位於中尼邊境、地處西藏定日縣境內的珠穆朗瑪峰，海拔8844.43米，是世界最高峰。喜馬拉雅山頂部長年覆蓋冰雪，其南北兩側的氣候與地貌有很大差別。
藏南谷地，位於岡底斯山脈和喜馬拉雅山脈之間，即雅魯藏布江及其支流流經的地域。這一帶有許多寬窄不一的河谷平地和湖盆谷地，地形平坦，土質肥沃，是西藏主要的農業區。
藏北高原，位於崑崙山、唐古拉山和岡底斯山、念青唐古拉山之間，約佔全自治區面積的2/3。由一系列渾圓而平緩的山丘組成，其間夾著許多盆地，是西藏主要的牧業區。
藏東高山峽谷區，即著名的橫斷山地。大致位於那曲以東，為一系列東西走向逐漸轉為南北走向的高山深谷，其間挾持著怒江、瀾滄江和金沙江三條大江。山頂終年不化的白雪、山腰茂密的森林與山麓四季常青的田園，構成了峽谷區三江並流的壯麗景觀。
在冬季西風和夏季西南季風的交替控制下，西藏乾季和雨季的分別非常明顯，一般每年10月至翌年4月為乾季；5～9月為雨季，雨量一般佔全年降水量的90%左右。各地降水量也嚴重不均，年降水量自東南低地的5000毫米，逐漸向西北遞減到50毫米。藏南谷地受印度洋暖溼氣流的影響，高溫多雨。藏北高原為典型的大陸性氣候，年平均氣溫0℃以下，冰凍期長達半年。
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