La superficie di 447,000 km2 (circa la grandezza di Spagna o California), si divide fra le pianure desertiche, i bacini fluviali, gli oasi e le montagne, prevalentemente all’Est. Uzbekistan è esteso per 1425 km dall’ovest all’est e per 930 km dal nord al sud. Confina a nord e ovest con il Kazakistan, a est con il Kirghizistan e il Tagikistan, a sud con l’Afghanistan e il Turkmenistan.
Assieme al Liechtenstein è l’unico paese al mondo doppiamente senza sbocchi sul mare .
Uzbekistan è un paese principalmente desertico, dove solo il 10% del terreno viene usato dal popolo (agricoltura intensiva e le valli irrigue). Il deserto Kizilkum è il più vasto in Asia Centrale, che occupa la gran parte del territorio dell’Uzbekistan all’ovest.
L’Amudarya e la Sirdarya sono i fiumi più importanti per l’Uzbekistan e l’Asia Centrale, che al epoca sfociavano nel lago d’Aral (oggi non più a causa dell’essicazione del lago). L’Amudarya è lunga 1437 km, la Sirdarya 2137 km. A nord-est si trovano estreme propaggini dei Tian Shan, dell’Alay e del Pamir. La più elevata tra queste è quella dei Gissar, dove al confine con il Tagikistan si trova la più alta vetta del paese, il Khazret Sultan (4643 m s.l.m.).
Il clima è continentale secco, con temperature minime in gennaio di -29 °C e massime estive di +45 °C; le precipitazioni sono inferiori a 100 mm annui. L’inverno del 2007-2008 era il più freddo in assoluto negli ultimi 40 anni, con le temperature fino a -50 ⁰C.
Il lago d’Aral se lo dividono l’Uzbekistan e il Kazakistan. I’Aral è vittima di uno dei più gravi disastri ambientali provocati dall’uomo. Originariamente, infatti, il lago era ampio all’incirca 68.000 km², ma dal 1960 il volume e la sua superficie sono diminuiti. Nel 2004 la superficie del lago d’Aral era di soli 17.160 km² Nel 2007, la superficie del lago si era ulteriormente ridotta fino al 10% della sua dimensione originale. A causa della sua posizione geografica (si trova al centro dell’arido bassopiano turanico) è soggetto a una forte evaporazione che non è più compensata dalle acque degli immissari, sfruttate dai consorzi agricoli.