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중국과 몽골의 국경에 있는 북쪽의 알타이 산맥과 남쪽의 포뤄커누 산맥·보거둬 산맥 사이에 있다. 보거둬 산맥은 톈산 산맥 바로 북쪽에서 동서로 뻗어 있다. 분지의 서쪽은 아라타오·타얼바하타이 산맥과 잇닿아 있다. 이 산맥들은 카자흐스탄의 발하슈 호 저지와 준가얼 분지를 갈라놓고 있다. 이들 산맥을 통과하는 주요통로는 이른바 '준가얼 문'이라고 하는데, 이 길은 카자흐스탄의 알라콜 호와 발하슈 호까지 이어져 있다.

멀리 북쪽에는 어얼치쓰 강[러시아어로는 카라 이르티슈]이 국경을 가로질러 카자흐스탄의 자이산 호로 흘러든다. 준가얼 분지는 내륙 배수지역으로, 알타이 산맥에서 흘러나온 강들이 지리 호로 빠지며, 남쪽 산맥에서 시작된 강들은 준가얼 문 바로 동남쪽 저지대에 있는 마나쓰 호[瑪納斯湖]나 아이비 호[艾比湖：몽골어로는 에비누르]로 흘러들어간다. 저지대는 전체가 해발 500~1,000m이며, 대체로 동북쪽에서 서남쪽으로 기울어져 있다. 아이비 호는 해발 186m쯤 되는 곳에 있다.

이 지역은 매우 건조해서 연강수량이 150~300㎜ 정도밖에 안 되며, 기온차도 매우 심하다. 그러나 분지를 둘러싸고 있는 산맥들은 강수량이 훨씬 많으며, 북쪽의 산맥들과 알타이 산맥은 수목으로 덮여 있다. 이 분지의 동쪽 중심부는 사막이지만 전체가 불모지는 아니다. 사막을 둘러싸고 있는 것은 스텝 지대와 준스텝 지대로, 종종 염습지로 흘러들어가 없어져버리는 유동적인 물줄기로부터 물을 공급받는다. 분지 안에는 강이 거의 없다.

알타이 산맥의 기슭을 따라 서쪽으로 흘러 카자흐스탄으로 들어가는 어얼치쓰 강이 중국에서 북극해로 흘러가는 유일한 강이다. 주민들은 대부분이 위구르족 및 다양한 투르크계·몽골계 민족들이다. 소수의 토착 한족이 남쪽의 오아시스와 국영농장에 정착해 살고 있다.