怒江、瀾滄江及長江發源地。又稱當拉山。發端於東經90°附近，與喀喇昆侖山脈東尾相接，向東橫貫於西藏自治區北部約北緯32°～33°，一部分成為西藏自治區與青海省的界山，東段漸向東南延伸接入橫斷山脈。唐古喇山西段為藏北內陸水系與外流水系的分水嶺，東段則是印度洋水系與太平洋水系的分水嶺，怒江、瀾滄江及長江都發源於唐古喇山南北兩麓。唐古喇山體寬可達150公裡，山峰一般海拔5500～6000米，相對高差500～1000米。主峰各拉丹冬雪山海拔僅6621米；青藏公路要要隘──唐古拉山口的海拔雖高達5220米，卻因坡緩、高差小而並不顯得險要和難以逾越，故唐古拉在藏語中意為“平坦的山口”。唐古拉山區出露的最古老地層是下石炭統，主要有結晶灰巖、砂巖和板巖互層組成，夾有煤線，底部為碎屑沉積。在古生代和中生代地層中尚有黑雲母花崗巖的侵入。中生代的印支運動時唐古拉山即已褶皺隆起露出海面，並受後期造山作用的影響，繼續上升。自上新世中期以來約上升瞭3000米。目前雪線高度為海拔5400米。現代冰川不甚發育，僅少數高峰，如各拉丹東、阿木崗（海拔6114米）、普若崗日(6482米)等有小規模的山谷冰川。但冰緣作用強盛，多年凍土發育，除常見的凍融滑塌、泥流等外，流石灘與石海分佈較廣，尚可看到巨型分選石環等特殊冰緣現象。
唐古拉山的垂直自然帶譜屬於大陸性，但東段為半濕潤型，西段為半幹旱型。大致青藏公路以東，海拔4400～5000米為蒿草和蓼組成的高山草甸帶；5000米至雪線為高山冰緣稀疏植被帶，主要植物有墊狀點地梅、苔狀蚤綴、風毛菊、火絨草、葶藶草；最上為高山永久冰雪帶。以西海拔4500～5000米為紫花針茅、羊茅等禾草組成的高寒草原，其上接高山冰緣稀疏植被帶或部分鑲接混有座墊植物的原始高山草甸帶。這些草原與草甸均是放牧耗牛、綿羊等牲畜的天然草場。礦產有鐵、煤等。地熱資源較豐富。