克拉瑪依市位于東經84°44′～86°1′，北緯44°7′～46°8′之間，地處準噶爾盆地西北緣。西北傍加依爾山，南依天山北麓，東頻古爾班通古特沙漠。北部、東北部與和布克賽爾蒙古自治縣相接，西南與托裏縣爲鄰，南面與烏蘇縣、沙灣縣接壤。中部、東部地勢開闊平坦，向準噶爾盆地中心傾斜。市域東西最寬處110千米，南北最長處240千米， 克拉瑪依市總面積7733平方千米，市區面積約16平方千米。海拔高度在270～500米之間。市區距新疆維吾爾自治區首府烏魯木齊公路裏程313千米，飛機航程280千米。克拉瑪依市獨山子區被奎屯市隔開于克拉瑪依市南端，成爲距市區150千米的“飛地”。
地貌：克拉瑪依市地貌大部分爲戈壁灘，地形呈斜條狀，南北長，東西窄。克拉瑪依市位于中緯度内陸地區，屬典型的溫帶大陸性氣候。其特點是：寒暑差異懸殊，幹燥少雨，春秋季風多，冬夏溫差大。積雪薄，蒸發快，凍土深。大風、寒潮、冰雹、山洪等災害天氣頻發。四季中，冬夏兩季漫長，且溫差大，春秋兩季爲過渡期，換季不明顯。累年平均氣溫爲8。6c。1月爲最冷月，曆年月平均氣溫爲-15。4c，極端最低氣溫爲-40。5c，出現在1984年12月23日小拐地區。7月爲最熱月，曆年月平均氣溫均在27。9c，極端高溫曾達到46。2c，出現在2004年7月14日烏爾禾區百口泉地區。全年日照以7月份爲最多，達302。5小時，12月份爲最少，僅99。8小時。年平均降水量爲108。9毫米，蒸發量爲2692。1毫米，是同期降水量的24。7倍。累計平均大風日數爲64。5天，夏季炎熱日(≥35c)年平均爲27。6天，初霜一般在11月上旬出現，終霜一般在3月下旬結束，無霜期232。3天。
自然資源：黑油山，克拉瑪依的自然水系主要是河流水源和境内地下泉水。現存地表水有白楊河、克拉蘇河、達爾布圖河3條間歇性河流，湖泊有艾裏克湖和小艾裏克湖。
白楊河發源于額敏縣境内烏肯拉卡爾山的艾來斯奇山口，流經哈拉阿拉特山口，最後注入烏爾禾以南的艾裏克湖。屬于高山融雪型季節河流。全長180多千米，在克拉瑪依境内流域長度45千米，平均徑流量爲1。09億立方米。每年4至6月爲洪水期，7至10月爲平水期，11月至次年3月爲枯水期。
克拉蘇河發源于加依爾山北麓，在克拉瑪依境内流域長度約40多千米。上遊常年有水，進入百口泉沖洪積扇後爲季節性河流。每年3至4月水量較大，最大流量12。3立方米/秒，多年平均流量0。37億立方米。在上世紀50年代初期，河水可以到達百口泉沖洪積扇南緣的小艾裏克湖。60年代後水量逐漸減少，80年代後河水到達阿（勒泰）---獨（山子）公路附近時因散流而被蒸發。
達爾布圖河發源于加依爾山南麓，爲季節性河流。在克拉瑪依境内流域長度約50千米。每年4至6月有水，其餘時間多爲枯水期。多年平均徑流量爲0。168億立方米，洪水期最大流量12。3立方米/秒，河水流至百口泉附近時逐漸滲入地下。
百口泉水源位于克拉瑪依市東北，距離市區65千米，屬新第三系承壓水水源。由于受到克拉蘇河、達爾布圖河和白楊河3條河流的滲透滋潤，水資源比較豐富。1958年查明其儲水面積爲565平方千米，水層埋藏深度25米，平均水層厚度15米，靜儲水量爲16億立方米。1960年投入開發，曾爲克拉瑪依生産生活用水的主要水源之一。
2007年5月，克拉瑪依市正式開工建設引水工程。2000年8月，克拉瑪依河（引水工程）建成投産後，有效緩解了克拉瑪依用水緊張狀況，白楊河來水重新注入艾裏克湖，艾裏克湖湖面和百口泉水源地下水位得到逐步回升。市南部的獨山子區主要引用奎屯河水。
土地資源，克拉瑪依市全境大部分爲戈壁荒漠，從南到北分布的土壤依次爲棕鈣土、荒漠灰鈣土和灰棕色荒漠土，土中多含沙礫，土質低劣，境内不少地方土壤含鹽量很高。境内有自然林地約28100公頃，主要是胡楊次生林和荒漠灌木林。上世紀50年代至70年代，由于生活用柴而砍伐植被，使林地面積有所減少。從80年代開始，随着燃料和供熱方式的改變，再不需要砍伐植被作燃料，戈壁荒漠植被逐漸得到恢複，胡楊次生林和荒漠灌木林覆蓋率達3。5%。境内有天然草地約10。5萬公頃，其中牧草地約8。16萬公頃。草場質量較差，且由于地下水位下降和過度放牧，造成了草場逐年退化現象。
生物資源，克拉瑪依市境内野生動物主要有鵝喉羚（黃羊）、盤羊、野兔、狐狸、鼠、狼、蛇、蜥蜴、蟾蜍、野雞、野鴨、天鵝、麻雀、黃鹂、喜鵲、百靈、烏鴉、斑鸠等30餘種。野生荒漠植物主要有梭梭、紅柳、胡楊、半灌木的沙棗、枸杞、蘆葦等230餘種。
礦産資源，克拉瑪依的主要礦産資源是石油和天然氣。石油天然氣油層淺、儲量大，原油質地優良。分布狀況是橫向連片，縱向疊合，由多種油氣層系和油藏類型組成。主要分布在準噶爾盆地腹部、西北緣和南緣地區。其他礦産主要有天然瀝青和瀝青砂、煤炭、金絲玉、食鹽、石膏、芒硝、耐火材料、砂石等。其中天然氣瀝青和瀝青砂儲量豐富，瀝青地質儲量約2。5億噸。
石油資源，克拉瑪依市境内石油資源發現早，開采曆史長。20世紀初，有關獨山子原油、黑油山瀝青丘、烏爾禾瀝青脈的記述，已經出現于地方官吏編撰的方志籍和中外地質學家的著述中。1909年，新疆商務總局在獨山子鑽鑿第一口工業油井，開新疆近代石油工業之先河。1936年至1943年，新疆政府與蘇聯合作，在獨山子進行石油開采和煉制，獨山子進行石油開采和煉制，獨山子油礦成爲當時與甘肅玉門、陝西延長齊名的三大油礦之一，原油年産量最高達到7321噸。1943年至1949年，獨山子油礦經曆了甘肅油礦局烏蘇油礦籌備處和新疆“三區”革命政府經營管理兩個時期，采油、煉油生産時斷時續，産量時起時落，到1949年新中國成立時，獨山子油礦僅有職工150名，2口出油井，日産原油3至5噸。
中華人民共和國的成立，開創了新疆石油工業發展的新紀元。1950年3月27日，中國與蘇聯兩國政府簽訂《中蘇關于在新疆創辦中蘇石油股份公司的協定》，同年9月30日，在迪化（烏魯木齊）成立中蘇石油股份公司。到1954年末中蘇石油股份公司結束時，年生産原油48800多噸，有職工5500餘人，這批職工成爲建設和發展新疆石油工業的骨幹力量。根據1954年10月12日中蘇兩國政府聯合公報，1955年1月1日，中蘇石油股份公司移交給中國，移交後成立新疆石油公司。1956年7月1日，更名爲新疆石油管理局。克拉瑪依是新中國成立後勘探開發的第一個大油田。1955年6月14日，由8個民族36名職工組成的獨山子礦務局鑽井處1219青年鑽井隊，在技師陸銘寶、副技師艾山卡日·艾拜拉木帶領下進軍克拉瑪依，在距黑油山東南方向5。5千米處的1号井現場布置打井。7月6日開鑽，10月29日完井出油，标志着新中國成立後第一個大油田---克拉瑪依油田的發現，揭開了新疆石油工業大發展的序幕。同年11月26日，新華社報道了克拉瑪依黑油山地區1号井出油的消息。此後，克拉瑪依油田經過50年代開發，70年代發展、80年代騰飛，90年代創新，取得累累碩果，2002年，原油産量突破1000萬噸，成爲中國西部第一個原油産量上千萬噸的大油田。2008年，新疆油田在準噶爾盆地全面完成“數字油田”建設，成爲國内第一個數字化油氣田。
克拉瑪依是以石油命名的城市，“克拉瑪依”系維吾爾語“黑油”的譯音，得名于市區東北角一群天然瀝青丘——黑油山。克拉瑪依是新中國成立後勘探開發的第一個大油田，于1958年建市，2002年，其原油産量突破1000萬噸，成爲中國西部第一個原油産量上千萬噸的大油田。2011年12月20日，克拉瑪依市獲得“全國文明城市”榮譽稱号。
克拉瑪依擁有衆多旅遊景點，世界魔鬼城曾被評選爲“中國最瑰麗的雅丹”和“中國最值得外國人去的50個地方之一”。
克拉瑪依轄境内曆史上屬北疆草原地帶，許多遊牧部族曾在此繁衍生息。秦代，今克拉瑪依轄境爲塞種等人遊牧之地。漢初，轄境爲西遷的大月氏人控制。南北朝時期，轄境爲高車、突厥諸部落遊牧之地，後爲突厥汗國轄地。隋代，轄境爲西突厥鐵勒等部之地。唐初，轄境爲西突厥五咄陸部胡祿屋等部遊牧之地。公元657年，唐朝平定西突厥汗國後，在其地設鹽泊都督府（地址在今克拉瑪依市區附近），歸安西大都護府治下的昆陵都護府管轄。公元702年，歸北庭都護府管轄。唐末，今克拉瑪依市轄一帶爲葛邏祿等回鹘别部遊牧地，後爲喀喇汗王朝東北境。
1130年，遼宗室耶律大石率部西遷葉密立（今額敏縣），今克拉瑪依轄境爲其領地。1132年西遼建立後屬西遼。1218年，成吉思汗擊滅西遼政權，今市轄境爲蒙古汗國轄地。成吉思汗分封諸子時，今克拉瑪依地區爲窩闊台封地。1251年，蒙哥汗即位後，設别失八裏行尚書省，今克拉瑪依一帶歸其管轄。1309年，今克拉瑪依一帶屬察合台汗國。明代，瓦刺蒙古土爾扈特部在此遊牧，1628年，土爾扈特部西遷後，屬準噶爾部遊牧地。
1755年，清朝平定準噶爾部後，今克拉瑪依轄境内附。1762年，清政府在庫爾喀喇烏蘇設辦事大臣，今市境南部獨山子及五五新鎮、共青鎮等地歸其統領。1764年，清政府設塔爾巴哈台參贊大臣，今克拉瑪依轄境西北部一帶歸其統領。1778年，清政府在瑪納斯河流域設綏來縣（今瑪納斯縣），屬迪化直隸州管轄。轄區包括今克拉瑪依百口泉、夏子街、大拐、中拐、小拐等地區。至1886年，庫爾喀喇烏蘇直隸廳設立，仍轄今市境南部一帶，屬鎮迪道管轄。1888年，塔爾巴哈台直隸廳成立，轄區包括今市境北部地區。市境東部大拐、中拐、小拐一帶則仍屬綏來轄區，歸迪化(今烏魯木齊)府管理。
1913年，塔爾巴哈台、庫爾喀喇烏蘇直隸廳改置爲縣，仍分轄市境南、北二部。1916年，裁塔爾巴哈台參贊大臣，設塔城道，下轄塔城、烏蘇、沙灣縣，今克拉瑪依市境一帶統歸其管轄。其後，今市境相繼隸屬于第五行政區、塔城專區管轄。至新中國成立前，分屬于沙灣縣、烏蘇縣、克烈半個縣（今托裏縣）、和豐縣（今和布克賽爾蒙古自治縣）管轄。
中華人民共和國成立後，爲适應烏蘇縣獨山子石油工業的發展，于1955年2月成立了獨山子礦區行政工作委員會。1956年，依據自治區人民委員會《關于工礦區政權設置的決定》，成立了縣級建制的獨山子鎮，行政工作委員會改爲鎮人民委員會，直轄于自治區人民委員會。今市境其餘各地仍爲鄰縣管轄區：烏爾禾一帶屬和布克賽爾蒙古自治縣，大拐、中拐、小拐屬沙灣縣，黑油山、白堿灘一帶屬托裏縣，五五新鎮、共青鎮一帶屬烏蘇縣。至1958年5月，國*院批準克拉瑪依設市後，其轄地也随之正式劃定。
克拉瑪依市主要旅遊參觀景點大緻分爲四大部分：一是自然遺址（景觀）。主要有世界魔鬼城、黑油山、艾裏克湖、白楊河大峽谷、野生胡楊林、彩石灘、油砂山、恐龍化石丘、紅山丘、未名湖、瑪河古道、西部戈壁地質公園吐孜溝、中拐荒漠自然植被保護區、清代居民村落遺址、烏爾禾天然瀝青脈、獨山子泥火山；二是石油工業遺址（景觀）。主要有獨山子油井遺址、獨山子蒸餾釜遺址、獨山子石油工人俱樂部、克1号井、英雄193井、克拉瑪依展覽館、克拉瑪依地質陳列館、中國石油西部井控中心、克拉瑪依石化公司、獨山子石化公司以及石西、陸梁、彩南、準東沙漠油田和野生動物逍遙油區；三是城市景觀。主要有世紀公園、新行政區、文化一條街、人民廣場、克拉瑪依河、九龍潭、黑油山公園、朝陽公園、東湖公園、陽光水世界、風城高位水庫、大漠國際高爾夫球俱樂部、侏羅紀冰雪世界、西月潭（水庫）、白堿灘遊樂園、魔鬼城恐龍奇石館、龍吟山莊、獨山子滑雪場以及朱德視察獨山子下榻處。四是荒漠生态農業景觀。主要有大農業觀光園區、林業基地、普林生态科技園、庭院經濟區和永升度假村等。其中，最著名的有世界魔鬼城、黑油山、艾裏克湖、白楊河大峽谷和野生胡楊林。世界魔鬼城，克拉瑪依風情。
又名烏爾禾風城。位于準噶爾盆地西北緣，克拉瑪依市東北部烏爾禾區境内，距克拉瑪依市約100千米，呈北西--南東走向，整體面積約120平方千米。其中景區長約5000米，寬約3000米，面積約15平方千米，地面海拔350米左右。景區内地表溝壑縱橫，岩層千姿百态，屬于典型雅丹地貌，是世界著名的兩大雅丹地貌之一。因該地處于風口，四季多風，每當大風到來，黃沙漫天，故稱“風城”。又因大風在群岩間激蕩回旋、凄厲呼嘯，如同鬼哭狼嚎，令人毛骨悚然、驚恐萬狀，繼而成爲奇觀美談，故又得名“魔鬼城”。多年來，魔鬼城吸引了世界及全國各地衆多遊客旅遊觀光。2008年11月，魔鬼城景區被命名爲國家4*級旅遊景區。2009年，被評爲新疆維吾爾自治區優秀旅遊景區。
白楊河大峽谷，也稱白楊河谷地。是白楊河水庫至烏爾禾區之間的一段河道谷地，爲東西走向，由白楊河水沖積而成。峽谷全長24千米，兩側河岸陡峭，徒壁險峻，岸高20至30米不等。河谷水面5至10米不等。河水曲曲折折沿谷地蜿蜒而下，曆經億萬年的風雨剝蝕，早就了千奇百怪的形狀。水流兩側是茂盛的胡楊林以及灰楊、毛柳、尖果沙棗、鈴铛刺、薔薇、白刺、甘草、芨芨草等灌木雜草。野雞、野鴨、黃羊、野兔、狐狸、狼、鼠等野生動物出沒其間。谷内綠地覆蓋面積達60%以上，整個峽谷猶如一條翠綠長廊，是旅遊休閑的理想之地。
黑油山位于克拉瑪依市中心城區東北2000米處，其外觀是一個不高的山丘，相對高度隻有13米左右， 面積約0。2平方千米。是地下原油經過長年自然噴發外溢，凝結和風化而成的瀝青沙丘，由被石油浸染的砂岩或被石油凝結的砂礫岩構成。整個山丘呈黑褐色，地表凹凸不平。迄今爲止，山丘上仍有多處油泉和油泡不斷湧出，形成衆多小油沼。油質色澤黝黑，呈粘稠狀，爲珍貴的低凝原油。1982年，克拉瑪依市人民政府在山丘頂設立了一座花崗岩石碑，呈棱錐裝，碑高2。5米，正面書寫“黑油山”3個大字。
艾裏克湖位于克拉瑪依市烏爾禾區境内，距烏爾禾東南約20千米處，是克拉瑪依境内唯一的天然淡水湖泊，也是白楊河的終點，由白楊河水儲集而成。盛水期湖泊面積約70平方千米，平均水深3。1米。1972年修建白楊河水庫後，湖水日趨萎縮，水質逐漸變差。1991年修建黃羊泉水庫後，河水不在進入艾裏克湖，1992年後瀕臨幹枯。2000年克拉瑪依引水工程竣工後，白楊河水重新注入艾裏克湖，湖面得到逐漸恢複。艾裏克湖入口處生長着大片蘆葦，湖内有魚類騰躍，湖面有野鴨嬉戲。有“沙漠美人”之稱。
克拉瑪依河又名穿城河，起自城區東北的九龍潭，在城中曲折橫穿進入城區西南的西月潭（又名阿依庫勒）水庫，全長8。51千米，河寬15米，水深1。8米至2。3米。克拉瑪依河是克拉瑪依引水工程中風城高位水庫至克拉瑪依幹渠上景緻最精彩的段落，是一條給予缺水的油城帶來綠色和生機的神靈之川。河岸兩側平坦的柏油路和人行道曲折延伸，道路兩旁綠樹成蔭。2000年8月8日克拉瑪依河正式通水，此日也是克拉瑪依的水節。克拉瑪依河兩岸景觀帶自東向西大體分爲5個景區：九龍潭景區、準噶爾景區、昆侖景區、中心景區和西城景區。此外還有世紀公園緊靠克拉瑪依河。景區有20座跨河橋，其中15座爲人行橋和非機動車橋，5座爲機動車交通橋。20座橋中有石拱橋、混凝土橋、鋼結構橋，橋橋造型各異，夜晚彩燈點綴，夜幕下的克拉瑪依河猶如一條五顔六色的彩帶。友誼橋是克拉瑪依河上20橋之首，爲斜拉索橋主橋長249。05米，引橋長563米，是進入克拉瑪依中心城區的門戶。世紀公園是克拉瑪依最大的人造山水公園，園内有河流、假山、噴泉、草坪、多種樹木和彩色瀝青道路，各種娛樂設施配套齊全。2009年12月，克拉瑪依河景區被命名爲國家4*級旅遊。
沙漠公園準噶爾盆地古爾班通古特沙漠南緣，是一片原始、粗犷、一望無垠的沙漠世界，又是一座天然的荒漠植物園，蔥綠的梭梭、茂密的胡楊、沁人心脾的沙棗、飄逸羽葉的三芒草，以醜爲美的豬毛菜、富有藥用價值的大黃、大芸黃芪、“叮铛”作聲的鈴铛刺、形似鹿角的蒼勁梧桐，還有血紅的紅柳，組成了一幅色、味、聲、相并茂的大自然景觀。沙漠公園還是一座天然動物園，這裏有着國家一類保護動物野驢及野豬、黃羊、狼、狐狸、跳鼠、娃娃頭蛇，沙棗鳥等百餘種動物。
一号井位于克拉瑪依市區東南方向。新中國誕生後，鑽機的隆隆聲喚醒了沉睡千萬年的黑油山，揭開了黑油山神秘的面紗，使埋藏在地下深處的石油源源流出爲人民造福。1951年到1955年國家曾多次派出地質調查隊到黑油山進行地質考查。專家們決定在黑油山附近一号井這個位置打一口探井查明地下石油蘊含的儲量。1955年6月16日由獨山子1219青年鑽井隊來到黑油山，同年7月6日開鑽，10月29日完鑽投産噴出工業性油流，是克拉瑪依油田發現的标志，現仍在生産。因它是克拉瑪依油田第一口井，故定名爲“克一号井”，并于1982年10月在此立碑紀念。
克拉瑪依的主要節日是伊斯蘭教的盛大節日肉孜節和古爾邦節。
肉孜節，又稱開齋節，每年回曆九月是穆斯林的齋月，在此期間，他們隻在日出之前和日落之後進食，白天禁止任何飲食，這種齋戒一直持續到開齋日之後，要連續慶祝三天。
古爾邦節，又稱宰牲節，相傳真主安拉曾命令先知易蔔拉欣宰殺兒子獻祭，忠誠的易蔔拉欣聽從真主的命令準備殺子，此時真主命他以羊代子。這一天是肉孜節後的70天，即回曆12月10日，人們将這天定爲宰犧節。在這些節日裏，穆斯林們都要沐浴整裝去清真寺做禮拜，還要走親訪友，殺羊烹肉款待客人，進行各種娛樂活動，場面十分熱鬧。美食涼皮子，主打：涼皮，特點：克拉瑪依的涼皮子經過多年的發展，逐漸形成了自己獨特的口味。克拉瑪依的涼皮子店幾乎能夠在各大超市商場看到，其中獲得榮譽稱号的涼皮店數不勝數，幾乎每家涼皮店都有各自的口味。克拉瑪依涼皮口感極佳，口味新穎，絕對能夠作爲克拉瑪依當家的美食，完全能夠和新疆另外一個出名的涼皮——石河子涼皮媲美，遠方的客人一定要嘗一嘗，當然不要忘記找一個本地人作爲美食向導哦。
克拉瑪依清炖羊肉主打：鮮羊肉：特點：炖羊肉時，亦可根據個人喜好，加黃蘿蔔、西紅柿、香菜、土豆等以調口味；吃完羊肉後，一定要喝碗香濃的肉湯，這樣是不僅可以驅寒，還有助消化的功效。到2011年經常參加體育活動人口占克拉瑪依市人口的44。06 %，克拉瑪依市各中小學校開展《國家體育鍛煉标準》實施面達100%，社會體育指導員人數達到克拉瑪依市總人口千分之二 。克拉瑪依市已有國家級體育先進社區2個、自治區級體育先進社區7個，有各級各類社會體育指導員816人，有各類晨、晚練健身點200餘處，有19個單項體育協會。完成了克拉瑪依市六類人群體質監測報告。競技體育實力和競争能力不斷增強，克拉瑪依市體育健兒在一系列國際以及區内外的比賽中取得了優異成績。在國際賽事上，克拉瑪依市四名殘疾運動員代表國家參加了兩屆殘奧會、一屆特奧會、一屆亞殘運會，獲得4枚金牌、4枚銀牌、4枚銅牌，實現了曆史性的突破，爲祖國争得了榮譽。選派運動員參加國際及區域性比賽9項，獲得26枚金牌、13枚銀牌、5枚銅牌，獲得全國級、自治區級、石油總公司級比賽共計211枚金牌、192枚銀牌、160枚銅牌，其中在2010年自治區第十二屆運動會上，獲得39枚金牌、34枚銀牌、31枚銅牌、團體總分列全疆地州市的第5位，上升了3個台階。2009年5月，登山運動員李昊蓬成功攀登世界高峰珠穆朗瑪峰，成爲克拉瑪依第一人、新疆第三人登峰成功的勇士。
截止2011年底，該市共有體育場、館137個，其中，體育系統的體育場、館10個，教育系統的學校體育場、館70個，駐市石油石化企業體育場、館40個，體育經營場、館17個，人均體育場地面積達6。77平方米；實施了《克拉瑪依市公共體育設施對外開放管理辦法》，公共體育場館開放率達90%，現克拉瑪依市人均體育場地面積達6。77平方米。
截止2013年底，克拉瑪依市室内體育場館147個，人均體育場地面積6。77平方米。全年共舉辦全國級體育大賽3項、自治區級體育競賽14項，舉辦各級各類群衆體育活動2000多項，參與人數達50萬餘人次。全年參加區内外競技體育比賽共獲得116枚金牌，銀牌27枚，109枚銅牌。克拉瑪依市社會體育指導員1072人、健身氣功活動站點45個。全年銷售完成體育彩票8461萬元。