Тянь-Шаньның орталық бөлігі Қырғызстанға, солтүстік және батыс жоталары Қазақстанға, оңтүстік-батыс шеті Өзбекстан мен Тәжікстанға, шығыс бөлігі Қытайға қарайды. Батыстан шығысқа қарай 2500 км-ге созылып жатыр, ені 400 км. Тянь-Шань солтүстігінде Борохоро жотасы арқылы Жетісу Алатауымен, оңтүстігінде Алай жотасы арқылы Памир тау жүйесімен түйіседі. Солтүстік шекарасы ретінде батыста Іле аңғары, Мойынқұм, шығыста Жоңғар жазығы алынады. Оңтүстік шекарасы шығыста Тарим қазаншұңқырына сәйкес келеді. Ең биік жері – Жеңіс шыңы (7439 м.). Тянь-Шань ендік жоталар мен оларды бір-бірінен бөліп жатқан тауаралық ірі қазаншұңқырлардан тұрады.