塔里木河位于新疆塔里木盆地北部，是中国最大的内流河。

塔里木河的上游有三个源头：阿克苏河、叶尔羌河、和田河。

其中阿克苏源出自天山山脉，叶尔羌河和田河源出自喀喇昆仑山脉，它们汇合以后被称为塔里木河。塔里木河在新疆的尉犁县由南折向东南，穿过塔克拉玛干的东北部，随后注入铁干里克的大西海子水库。

如果从叶尔羌河的上源算起，一直到大西海子水库，塔里木河全长约为2179千米，流域面积为19.8万平方千米。

塔里木河河水主要依靠上游的山地降水和冰雪融水补给，其中阿克苏河水的水量最大，占河水总量的72%左右，和田河占22.5%左右，叶尔羌河只占5.5%左右。

塔里木河穿过塔克拉玛干沙漠的北部，河流的含沙量特别大，再加上河流的频繁改道，使得中游地区形成了很大的冲积平原，平原上河道曲折，汊流众多，芦苇丛生，景色甚美。塔里木河两岸的胡杨林遮天蔽日，形成了天然的绿色走廊。这里土地肥沃，是新疆重要的粮、棉、蚕桑和瓜果产区，有“塞外玉米之乡”的称号。

历史上的塔里木河曾经多次改道。1921年，塔里木河主流下游北移，河流开始沿着孔雀河注入罗布泊。1952年，人们在河流中段的汊流拉因河口建起塔里木大坝，这就阻碍了塔里木河水流入孔雀河，于是河流主流又沿着铁干里克旧道前进，最终注入台特马湖。如今塔里木河的终点是铁干里克的大西海子水库，台特马湖处于干涸的状态。