峽谷主要是由於構造運動導致地表迅速隆起、河流劇烈下切而形成的。在山區，由於地表斜度較大，因而河水水流湍急，許多沙、土會被水流一起帶走，這就是侵蝕河底作用。隨著河底越來越深，兩岸巖壁呈現幾乎接近垂直的峭壁，峽谷也就因此而形成了。

庫車大峽谷又稱克孜利亞大峽谷，位於天山山脈南麓、阿克蘇地區庫車縣（古稱龜茲）以北64公里處，北緯42°8′，東經83°5′，呈東向西縱深長約5.5公里。平均海拔1600米，最高峰2048米。峽谷南北走向，最寬處53米，最窄處0.4米。

庫車大峽谷是中國罕見的旱地自然名勝風景區。由紅褐色的巨大山體群組成，維吾爾語稱“克孜利亞”（紅色的山崖），實為億萬年風雨剝蝕、山洪沖刷而成，大峽谷近似呈南北弧形走向，開口處稍彎向東南，末端微向東北彎曲，由主谷和七條支谷組成，全長5000多米，谷端至谷口處自然落差200米以上，峽谷深一般150米到200米，谷底最寬53米，最窄處0.4米，呈典型的地縫式隘谷，僅容一人低頭彎軀側身透過。 　　

大峽谷的岩層主要是沉積岩，後經天山山脈斷裂和地殼運動作用，岩層發生了一系列波狀彎曲，在峽谷側壁上可以看到明顯的褶曲和斷裂線。從大峽谷的褶皺特徵來看，大峽谷的褶皺都有兩個以上的褶曲組臺，褶皺形態在一定程度上反映了褶曲形成的力學背景和構造條件。根據大峽谷中的地貌形態，岩層可以分為直立褶曲、傾斜褶曲、倒轉褶曲等，其中以傾斜褶曲最多見。 　　

庫車大峽谷大峽谷的形成大約發生在距今兩億年左右，這個時期地殼發生過劇烈的變動，該地區的地殼反覆上升或下降，表現出明顯的沉積旋迴和巖相變化。大峽谷內的巖相變化中，有些岩層厚實，有些岩層較薄，平面解理比較明顯，這也充分反映了岩石形成過程中外界環境（主要是外力作用）對岩層形成的作用和表現。

據資料分析，大峽谷內沉積岩的形成主要是由於太陽輻射引起的氣候、水文、生物等自然過程對地表岩石的作用。沉積岩的層理構造是搬運作用在沉積過程中一層一層沉積下來的，先沉積的物質在下面，後沉積的物質在上面。不同時期的沉積物的顆粒大小、成分、顏色等性質不同。大峽谷的沉積岩層中的組成物質主要有石英、白雲母、黏土巖、砂石等。沉積岩的顏色主要取決於組成岩石的礦物顏色和混入雜質的顏色。大峽谷中岩石的顏色為褐紅色，主要原因是這種岩石含有較多的鐵礦質。