Mestur hluti Úzbekistans er sléttur (80%).  Greinar Tien Shan- og Pamírfjallgarðanna teygjast inn í austur- og norðausturhluta landins og rísa hæst í 4643 m.y.s.  Jarðskjálftar, svipaðir þeim, sem ollu miklu tjóni í Tashkent árið 1966, eru nokkuð tíðir.  Í landinu ríkir eyðimerkurmeginlandsloftslag með -6°C til 2°C í janúar og 26°C til 32°C í júlí.  Úrkoma er lítil og áveitur eru nauðsynlegar til ræktunar nema í fjallahlíðunum.  Ein stærsta eyðimörk heims, Qyzylgum, er í miðnorðurhluta landsins.

Flestar ár landsins hverfa í jörðu áður en þær ná til stöðuvatna.  Amu Darya og Syr Darya renna til Aralvatns.  Vegna þess, hve miklu hefur verið veitt úr þeim til áveitna hefur Aralvatnið stöðugt verið að minnka og er nú ekki svipur hjá sjón.  Stórir skurðir eins og Amu-Bukhoro, Karshi, Suður-Golodnaya-steppuskurðurinn og stóri Ferganaskurðurinn hafa stórbreytt vatnsflæðinu í landinu.  Víða eru manngerð lón (Aidar), sem verða til við fráflæði áveitna.  Talsvert er um villt dýr.  Í eyðimörkunum er hin afarsjaldgæfa saigaantellópa og stórar eðlur (1,6 m langar).  Hinn sjaldgæfi snjóhlébarði finnst uppi í fjöllum, þar sem eru einnig nokkrar tegundir fjallageita.