火焰山的形成，是由距今约1.7亿年前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，形成了大量红色的氧化铁。后来随着地壳运动抬升成山，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。
新疆火焰山是吐鲁番最著名的景点。其位于吐鲁番盆地的北缘，古丝绸之路北道，主要由中生代的侏罗纪、白垩纪和第三纪的赤红色砂、砾岩和泥岩组成。
火焰山古称赤石山，位于吐鲁番盆地的北缘，古丝绸之路北道。呈东西走向。火焰山，维吾尔语称“克孜勒塔格”，意为“红山”，唐人以其炎热曾名为“火山”。山长100多公里，最宽处达10公里，海拔500米左右，主峰海拔831.7米。火焰山童山秃岭，寸草不生，飞鸟匿踪。每当盛夏，红日当空，赤褐色的山体在烈日照射下，砂岩灼灼闪光，炽热的气流翻滚上升，就像烈焰熊熊，火舌撩天，故又名火焰山。
火焰山是中国最热的地方，夏季最高气温高达47.8摄氏度，地表最高温度高达89℃，沙窝里可烤熟鸡蛋。吐鲁番属典型的大陆性干旱荒漠气候。虽然年平均温度只有14.5℃，然而超过35℃以上的日数却在100天以上，即使38℃以上的酷热天气也有38日之多。
火焰山有其独特的自然面貌，加上明代晚期吴承恩将唐三藏取经受阻火焰山，孙悟空三借芭蕉扇的故事写进著名古代小说《西游记》，把火焰山与唐僧、孙悟空、铁扇公主、牛魔王联系在一起，使火焰山神奇色彩浓郁，成天下奇山。游人到火焰山，还能看到唐僧路过时的栓马桩—一柱凌空的山石还屹立在胜金口内；远处一片平顶的山坡，则是唐僧上马的踏脚石；拴马桩东，隔峡谷有一高峰顶着一块活像长嘴的巨石，人称八戒石；一边看着奇景，一边说起孙猴子借铁扇公主芭蕉扇扇灭火焰山烈火的故事，此行便变得兴趣盎然。