天山区位于乌鲁木齐市东南部，东起东山公墓山脊与水磨沟区、达坂城区相邻，西界河滩路和平渠与沙依巴克区相望，南界托里乡与乌鲁木齐县毗邻，北起红山路与河滩北路交汇处与水磨沟区相接，辖区总面积近200平方公里，另有草场34.82万亩（约232平方公里），建城区面积32.79平方公里。
下辖14个街道办事处、1个村和1个牧场，共有130个社区居委会。驻地单位1060个。区内居住有汉、维吾尔、回、哈萨克等44个民族52.2万人，其中少数民族人口15.6万人，约占全区总人口的四分之一。
辖区驻有自治区党、政、军和新疆生产建设兵团的首脑机关，是乌鲁木齐市的政治、经济、文化、教育、金融中心。天山区所属各职能部门、街道办事处及其他科级事业单位共116个，其中行政单位45个，事业单位71个；全区干部职工7539人，其中行政人员（含离退休）1115人，事业人员6424人（含离退休）；在职干部职工4877人。全区教职员工3681人，其中在职2399人，离退休1282人。