自然地理
（1）地理位置及地形地势
喀拉峻—库尔德宁遗产地位于新疆天山的中部，地处中天山，总体地势南高北低。其中喀拉峻海拔在1,820~3,910m之间，最大相对高差达2,090m。北部地势较为平缓，南部分布有被河流切割形成的巨大峡谷。喀拉峻山东西绵延，山峦跌宕起伏，山顶是浑然一体的高台地貌，被近南北向河谷深切。库尔德宁坐落在那拉提山北坡的恰普克谷地，由东西走向的那拉提山与近南北向的塔许巴山相交构成，谷地西面开阔地势低，东面狭窄地势高。海拔在1,600~3,830 m之间，最大相对高差达2,230 m，区内有三条南北平行走向的主要沟系，即乌勒肯库尔德宁，沙特布拉克和协天德。
（2）气候
喀拉峻—库尔德宁遗产地位于伊犁谷地，属温带大陆性半湿润气候，温凉湿润，春迟秋早，终年无夏，冬季相对温暖。年平均气温5~7 ℃，一月份平均气温-8 ℃，七月份平均气温18 ℃。年平均蒸发量为1,100~1,200mm，年平均相对湿度70%，气候干燥度小于4，无霜期120 D。降水比较丰富，年降水量600~800mm，是天山“湿岛”中最大的降水中心；山区积雪较厚，一般可达70~90cm。
（3）水文
喀拉峻—库尔德宁遗产地隶属于伊犁河流域，遗产地内主要河流有大吉尔尕郎河、小吉尔尕郎河、科克苏河和库尔代河，全部汇入伊犁河的最大支流—特克斯河。以降水及季节性积雪融水补给为主，占全年45%，地下水补给占31%，冰雪融水占24%。降水主要集中在夏季，径流量占全年的55%，春季径流量占全年37%，冬季占全年8%。自东向西分布的主要支流有尔博图、库尔德宁、大小莫合尔、恰西、塔里木吉尔尕郎及青布拉克，众多支流加上零星分布的泉水、溪流等组成庞大的水系网。
（4）土壤
喀 拉 峻 — 库 尔 德 宁 提 名 遗产地有着完整的山地垂直自然带谱 ， 土 壤 类 型 随 着 海 拔 高 度 的变 化 呈 有 规 律 的 带 状 分 布 。 海拔 从 高 到 低 分 布 有 高 山 草 甸 土（2,800~3,500m）、亚高山草甸土（1,800~2,800m）、山地灰褐色森林土（1,500~2,600m）、山地黑钙土（1,400~1,800m）、山地栗钙土5个类型。以山地淋溶灰褐色森林土、高山草甸土、亚高山草甸土和山地灰褐色森林土为主。土壤表层绝大部分为中性偏酸，腐殖质积累过程明显，土壤有机质含量高，表层土壤富含氮、磷、钾等元素。
 
地质构造
（1）构造背景
喀拉峻—库尔德宁遗产地位于西天山褶皱带东端与南天山褶皱带中段，由一系列背斜和复向斜以及隆起与断陷共同构成，包括特克斯凹陷带、那拉提隆起带等。遗产地内断裂构造相当发育，主要断裂为那拉提山脊深断裂、那拉提山北麓深断裂和特克斯河峡谷深断裂。
（2）地层岩性
出露最古老的地层是元古代的地层，分布在恰西至吉尔尕朗一带，以千枚岩、片岩、大理岩化灰岩为代表。古生代志留系、石炭系和新生代古近系及第四系广泛分布于遗产地。

地貌特征
喀拉峻—库尔德宁遗产地地处比依克—那拉提山北麓，由绵延近百公里的山地北坡组成，是天山山系二、三级夷平面分布最典型地区。最高峰喀班巴依峰位于遗产地南界，海拔4,257m。山体近东西走向，平均海拔3,000m。山顶处于亚高山带，多平坦浑圆，二级夷平面分布广且保存较好。中生代地层覆盖于古生界之上，形成起伏和缓的地形，下伏古生界，三级夷平面发育。

生物生态
喀拉峻—库尔德宁遗产地位于向西开口伊犁谷地，气候温暖湿润。遗产地库尔德宁是天山降水量最丰沛的地区。独特的自然生态和地理环境，为野生动植物创造了适宜的生存条件，成为许多古老残遗物种的避难所，生物资源和特有种丰富，是天山生物多样性的关键区域。喀拉峻—库尔德宁遗产地库尔德宁分布着高大密集的雪岭云杉（Picea schrenkiana）原始森林，是天山雪岭云杉集中分布区与起源地。雪岭云杉是第三纪古老树种，全世界仅分布在天山北坡，是天山特有种，有着4,000万年的演化历史，是现代天山形成和生物演化历史的活化石。
喀拉峻—库尔德宁遗产地海拔1,450m左右的河谷山地中，分布着大面积野果林，有众多第三纪残遗物种，集中保存着苹果、核桃、杏和李等世界广泛栽培果树的野生近缘种，也是濒临灭绝的野生欧洲李在世界上唯一的起源地和分布区。
（1）植物
植物区系特征
喀拉峻—库尔德宁遗产地地处亚欧大陆腹地，多种植物区系在这里交汇。自然环境几经变迁，给各个植物区系的接触、混合、特化提供了有利条件，因而过渡性明显，是多种植物的集中分布区。据初步调查，喀拉峻—库尔德宁遗产地共有维管束植物92科467属1,594种，植物种数相对贫乏，但多样性相对丰富。其中被子植物有1,558种，占该地区维管束植物种数的97.74%，处于绝对优势地位。温带属性是喀拉峻—库尔德宁遗产地植物区系的基本特点，其中，北温带分布及其变型是最多的，有185属，其次为旧世界温带分布及其变型，有79属，再次为地中海区、西亚至中亚分布及其变型，有61属。喀拉峻—库尔德宁遗产地植物物种与地中海、中亚、西亚交流相对较多，与东亚和北美洲交流很少。该区没有中国特有分布属，但有特有种分布。
植被类型
根据《中国植被》的分类方法，喀拉峻—库尔德宁遗产地自然植被有8个植被型、17个植被亚型和39个群系。代表性植被类型有高山垫状植被、高寒草甸、亚高山草甸、山地常绿针叶林、山地落叶阔叶林、旱生常绿针叶灌丛和山地真草原等。
高寒草甸由高山杂类草草甸（Form. varii herbae）、苔草、禾草及杂类草草甸（Form. Carex spp.，Poa spp.，varii herbae）和嵩草及杂类草草甸（Form. Kobresia spp.，varii herbae）构成，是这一区域面积较大的植被类型。山地草甸植被发育良好，从低山区到高山区均有草甸分布。喀拉峻片区为天山山地草甸的主要代表。由雪岭云杉群系（Form. Picea schrenkiana）组成的温带山地常绿针叶纯林占据了这一区域1,500-1,600m之间的中山带的阴坡，成为中亚山地植被垂直带结构中的独特景观带。林带内外分布着山地落叶阔叶林天山桦群系（Form. Betula tianschanica）和欧洲山杨群系（Form. Populus tremula）。由密叶杨群系（Form.Populus densa）在河谷河漫滩内构成河谷落叶阔叶林。
由新疆野苹果、野杏和野胡桃群系（Form. Malus sieversii、Armenica vulgris、Juglans regia）所构成的中亚山地野果林，构成了落叶阔叶林中最有景观和科学价值的组成部分。
常绿针叶灌丛主要由欧亚圆柏（Form. Juniperus sabina）群系和新疆方枝柏（Form. Juniperus pceudosabina）群系构成。
山地真草原以针茅（Stipa spp.）和羊茅（Festuca spp.）为主要建群种和优势种，分布带较狭窄。山地（中山）草甸与常绿针叶林及高山植被交错分布，由禾草及杂类草草甸（Form. Festuca spp.，varii herbae）及高草杂类草草甸（Form. varii herbae）构成，分布面积最大。
高 山 植 被 主 要 以 垫 状 植 被 簇 生 囊 种 草 群 系 （ Form.Thylacospermum caespitosum）为主。也是这一区域的主要植被类型之一。多成片状与高寒草甸及山地（中山）草甸混合分布于2,800-3,600m的山地森林线以上至雪线附近的砾质陡坡上。
植被分布规律
喀拉峻—库尔德宁遗产地地形复杂，土壤类型多样，气候垂直差异明显，植物种类繁多，植被类型丰富，从低山到高山，呈现不同的植被分布格局和规律，形成了典型的中亚山地植被垂直带谱，但同时又具有一定的独特性，表现为：
——野果林构成独立的山地落叶阔叶林垂直带，在山地景观中据有显域植被地位，使山地植被表现出海洋性山地植被垂直带谱的特征，是喀拉峻—库尔德宁遗产地山地植被垂直带结构的一个显著特色。
——山地草甸植被较为发育，从低山区到高山区均有草甸分布。
——山地草原带较狭窄，荒漠草原被由蒿类植物为建群种的草原化荒漠所取代。
植物物种
初步统计，喀拉峻—库尔德宁遗产地有维管束植物1,594种，分属92科457属。
珍稀濒危物种、特有种
喀拉峻—库尔德宁遗产地维管束植物中，有12种列入国际自然保护联盟濒危物种红皮书IUCN（2010），如胡桃（Juglans regia）、野杏（Armeniaca vulgaris）、小叶白蜡（Fraxinus sogdiana）、天山花楸（Sorbus tianschanica）、欧亚圆柏（Juniperus sabina）等。10种列入濒危动植物种国际贸易公约保护物种CITES（2010）附录II，如阴生红门兰（Orchisumbrosa）、珊瑚兰（Corallorhiza trifida）。10种列入国家重点保护野生植物名录，新疆维吾尔自治区重点保护野生植物名录（第一批）的保护级别I级收录23种、II级收录6种。此外，喀拉峻—库尔德宁遗产地还分布有天山山橐吾（Ligulariatianshanica）、草原顶冰花（Gagea stepposa）等38种天山特有植物物种，还有准噶尔山楂（Crataegus songorica）、天山槭（Acersemenovii）、樱桃李（Prunus sogdiana）等残遗种。
（3）动物
动物区系特征
喀拉峻—库尔德宁遗产地位于植物群落和野生动物区系东西交汇处，加上其在干旱区特殊的“湿岛”效应，形成了丰富动物地理区划上属古北界、中亚亚界、天山亚区、北天山山地生物地理省。广布种和中亚型区系成分为主，全北型、高地型和东洋型渗透其中，表明其动物区系具有北方起源的特征。
动物物种
喀拉峻—库尔德宁遗产地共有野生脊椎动物223种，其中鱼类21种，两栖类5种，爬行类15种，鸟类123种，哺乳类59种，隶属于29目66科156属，占新疆天山遗产地野生脊椎动物种40.5%。
珍稀濒危物种
喀拉峻—库尔德宁遗产地属于中国生物多样性关键区域重要组成部分，是多种珍稀濒危动物物种的重要栖息繁衍地，拥有各类珍稀濒危动物55种，隶属14目20科38属。其中，IUCN物种红色名录（2010）收录144种，如高山兀鹫（Gyps himalayensis）、长耳鸮（Asio otus）、大杜鹃（Cuculuscanorus）、粉红椋鸟（Sturnus roseus）、草原旱獭（Marmotabobak）、草原蝰（Vipera ursinii）、白肩雕（Aquila heliaca）、乌雕（Aquila clanga）、猎隼（Falco cherrug）、蓝胸佛法僧（Coracias garrulus）、香鼬（Mustela altaica）、虎鼬（Vormelaperegusna）、水獭（Lutra lutra）、雪豹（Panthera uncia）、盘羊（Ovis ammon）、伊犁鼠兔（Ochotona iliensis）等。《濒危野生动植物种国际贸易公约》CITES（2010）附录I收录5种、附录II收录3种，国家重点保护野生动物名录（1988）I级、II级收录50种。《中国生物物种红色名录》（2006）收录48种。喀拉峻库尔德宁遗产地珍稀濒危野生动物以鹰科（Accipitridae、隼科（Falconidae）、鸱鸮科（Strigidae）、犬科（Canidae）、鼬科（Mustelidae）、猫科（Felidae）、鹿科（Cervidae）和牛科（Bovidae）等大中型野生食肉鸟兽和草食动物组成，说明该遗产地动物生活型较特殊，食物链组成完整，生态环境具有多样性，物种栖息生存的环境具有较强的选择性，不同种、种群和群落间相互制约与协调，保持着较原始状态的物种均匀分布格局。
特有种
喀拉峻—库尔德宁遗产地拥有15种天山特有野生动物，包括鱼类4种、两栖类1种、爬行类3种、哺乳类7种，如伊犁鼠兔（Ochotona iliensis），对中国乃至世界野生动物物种遗传基因科学研究和温带干旱区荒漠山地野生动物关键类群系统进化研究具有重要意义。