喀喇昆仑山脉位于我国的西藏、新疆和克什米尔地区之间，它处于青藏高原的西北侧，连接着唐古拉山、喜马拉雅山和帕米尔高原，主体位于我国新疆和克什米尔地区的交界上。
喀喇昆仑山脉呈西北—东南走向，全长约550千米，平均海拔约6000米以上，超过8000米的山峰有4个，是世界上最年轻的褶皱山脉之一。它的主峰乔戈里峰是世界第二高峰，海拔为8611米，位于我国的国界上。
山脉的西南迎风坡降水量比较多，高山地区的年降水量约在800～2400毫米变化。这里的雪线海拔在5000米左右，山区中多山岳冰川，除了极地之外，这条山脉中的冰川比世界上其他任何地方的都要多，都要长，是世界上低纬度最大的冰川区。
喀喇昆仑山脉是印度洋水系和内陆水系的分水岭，这里的冰川融水大部分都汇入了印度河之中。