塔裡木水系的下遊。位於新疆維吾爾自治區塔裡木盆地北部。如包括上遊的葉爾羌河，為中國最長的內陸河。幹流介於北緯40°29′～40°35′，東經80°45′～87°35′(上遊水庫—鐵幹裏克的大西海水庫)。若按新疆境內，塔裡木河流域南起北緯34°55′，東經78°45′(和田河西支喀拉喀什河上遊)，北至北緯43°30′，東經85°30′（開都河上遊支流），西起北緯39°20′，東經73°25′（烏赤別裏山口，克孜河支流），東至北緯40°30′，東經90°10′′（老羅佈泊）。
關於塔裡木河的記述 《漢書·西域傳》稱，西域“南北有大山，中央有河，……其河有二源，一出蔥嶺山，一出於闐，於闐在南山下，其河北流，與蔥嶺河合，東註蒲昌海……”。所記與現今情況一致。蔥嶺河指今喀什噶爾河和葉爾羌河。於闐即今和田，中央有河即指塔裡木河。據《水經註》記述，塔裡木盆地存在“南河”與“北河”，南河沿昆侖山北麓東行，北河沿天山南麓東行，於羅佈窪地西部匯合後註入羅佈泊。《新唐書·地理志》稱為思渾河。清早期成書的《西域圖志》和《西域水道記》稱為額爾勾果勒。國外古書對塔裡木河亦有記述。據馮承鈞《西域南海地名》，梵文稱塔裡木河為Sita。
塔裡木水系與塔裡木河 塔裡木水系指源於天山和昆侖山系，又能流達塔裡木盆地的所有河流；塔裡木河則指塔裡木水系的下遊，現今的河段是指阿瓦提縣境葉爾羌河與阿克蘇河會合口以下，即阿瓦提縣上遊水庫以下河段。從塔裡木盆地周圍山區流到塔裡木盆地的大小河流約100條，目前能匯納到塔裡木河的隻有阿克蘇、和田及葉爾羌3條大河。19世紀末葉至20世紀30年代以前，庫車、迪那、渭幹、孔雀及喀什噶爾等河還有餘水匯入塔裡木河，後由於各河上遊灌區引水增加，上述河流消失於灌區中。源於昆侖山北坡的克裡雅、尼雅、車爾臣(且末)等河，離塔裡木河較遠，古代汛期可能有洪水匯入塔裡木河，後亦因灌溉引水，早已消失於灌區或沙漠中。各河地下徑流最後歸宿點可能仍是羅佈窪地。因此，塔裡木盆地所有河流都屬於塔裡木水系。
塔裡木河原以羅佈泊為歸宿，1952年尉犁縣境堵壩引水，塔裡木河改道南流，以若羌縣的臺特馬湖為終點，長約900公裡。1972年以後兩岸利用窪地蓄水，塔裡木河終點從臺特馬湖退縮到鐵幹裡克的大西海水庫。河長不到800公裡。塔裡木河兩岸均為沖積平原，年降水量僅20～50毫米，無法形成地面徑流。河水年補給量約54億立方米。在阿克蘇縣肖夾克（和田河匯入塔裡木河處）以下，再無支流匯入。而沿河引水灌溉，加上滲漏蒸發，使水量越向下遊越少，經阿拉爾站為50.7億立方米，沙雅縣其滿站為44億立方米。輪臺縣大壩站32.5億立方米，至尉犁縣卡拉站隻有10.5億立方米，至鐵幹裡克時餘水全為大西海水庫攔蓄，水庫庫容不到2億立方米，以下斷流。
河水的補給來源 塔裡木河由阿克蘇河、和田河及葉爾羌河匯聚而成。如按河流長度、集水區面積或年徑流量，葉爾羌河可作幹流，如按補給水量，則可以阿克蘇河為幹流。
①阿克蘇河。上遊有二源，都源於吉爾吉斯斯坦境內天山南脈。北源昆馬力克河，在溫宿與烏什兩縣之間流入新疆境內，在溫宿縣協合力流出山口，集水面積2.8萬多平方公裡，年徑流量44億立方米。南源托什幹河，在阿合奇縣西境流入新疆，阿合奇縣沙裡桂蘭克以上集水面積1.8萬平方公裡，年徑流量26億立方米。兩河相匯於阿克蘇城西，以下稱阿克蘇河，年徑流量70億立方米，補給塔裡木河水量37億立方米，占塔裡木河補給來源68％，占阿克蘇河徑流量53％。②和田河。亦有二源，東為玉龍喀什河，源於策勒縣南部昆侖山，在和田縣同古孜洛克流出山口，集水面積1.5萬平方公裡，年徑流量23億立方米。西源為喀拉喀什河，源於和田縣南部喀喇昆侖山北坡，流經阿克賽欽盆地進入昆侖山峽谷，在墨玉縣烏魯瓦提流出山口，集水面積1.55萬平方公裡，年徑流量21億立方米。兩河在闊什拉什會合後稱為和田河。年徑流量44億立方米。至阿克蘇縣肖夾克流入塔裡木河的水量為10.5億立方米，占塔裡木河補給來源20％，占和田河總水量24％。③葉爾羌河。是塔裡木水系中最大河流，主要支流克勒青河源於喀喇昆侖山喬戈裡峰北坡，由冰川融水補給；另一支流為源於喀喇昆侖山西段的塔什庫爾幹河，流經帕米爾高原東坡，在阿克陶縣南部塔爾下遊與克勒青河相匯，至莎車縣卡群流出山口，集水面積4.8萬平方公裡，年徑流量74億立方米，流經巴楚縣境時被許多水庫攔蓄，註入塔裡木河水量僅6.3億立方米，占塔裡木河水補給來源的12％，占葉爾羌河總徑流量9％。
塔裡木河的天然調水作用 塔裡木盆地周圍山區產生的年徑流量能流至塔裡木盆地的共約370億立方米，沿東經84°把塔裡木盆地劃分為兩部，西部遠遠多於東部（見表）。
塔裡木盆地東部和西部水源情況
從19世紀以來，塔裡木河上遊支流灌區農墾面積擴大，原流入塔裡木河的支流，如喀什噶爾、臺蘭、渭幹、庫車、迪那、孔雀等河，現均已斷流，補給來源逐漸減少。尤其是20世紀50年代以來，塔裡木河沿岸大量引灌和蓄水，在不到20年的時間內，下遊河道已縮短100多公裡。如上述情況繼續發展，輪臺縣以下的塔裡木河也將斷流。而保護塔裡木盆地的自然環境。卻需要發揮塔裡木河的天然調水作用。為此需合理規劃：①合理安排上遊用水，控制農墾面積，維持阿克蘇河20世紀80年代初的年補給量37億立方米。②葉爾羌河及和田河夏季徑流占年徑流70％，合理規劃和加強管理，可騰出部分水量補給塔裡木河，估計可能各增至10～12億立方米。③改塔裡木河自然河道為渠化河道，減少滲漏蒸發，增加向東輸送水量。④開采天山南坡的煤礦，利用水力資源和太陽能，解決燃料來源，保護防護林帶。