1983年被列为国家级保护区的阿尔金山自然保护区，面积4.5万平方千米，是世界上最大的内陆保护区。到2009年年初时，新疆有国家级自然保护区8个：阿尔金山自然保护区、罗布泊野骆驼自然保护区、托木尔峰自然保护区、西天山自然保护区、甘家湖梭梭林自然保护区、巴音布鲁克天鹅自然保护区、喀纳斯自然保护区、塔里木胡杨林自然保护区。
在南疆，一场黑风暴一夜之间掩埋了一座城市的故事很多，唐玄奘在《大唐西域记》里记载过尼壤城毁于一场黑风暴的传说，成为学者们都知道的例子。强劲的、人类所不可抗拒的西北风夹裹着塔克拉玛干大沙漠的沙土，持续不断地向南偏东方向推进。
古丝绸之路大漠南道上的古遗址，大都在现在的公路线以北100多千米左右的沙漠深处，历史上究竟有多少古城和村庄被沙土掩埋了，谁也说不清楚。
新疆可以说是自然生态的展览馆，触目惊心的“展品”在用无声的语言倾诉着人类与大自然之间的恩恩怨怨。在新疆，人类与大自然之间的关系显得十分敏感。在塔克拉玛干大沙漠正南方的沙漠之中有一座尼雅古遗址，就是被《大唐西域记》所记载的尼壤城；它是一座最终废弃于公元3世纪前后的古城，曾是古精绝国的首府。当时在这里生活的主体民族，是操印欧语系伊朗语族东伊朗语支的塞种人，他们用佉卢文拼写自己的语言，官方文书同时使用汉文。在这个古城遗址中出土过一份古文书，里面用佉卢文写道：“活树，应阻止任何人将树根砍断，否则罚马一匹。”
在新疆的各个民族中，都有着保护大自然的传统。比如，维吾尔族热衷于植树，哈萨克族有在砍树枝时不得损伤树的主干等禁忌，新疆蒙古族的《卫拉特法典》规定破坏草场是重罪。狩猎曾经是游牧民族主要的副业生产活动，但是他们在狩猎时禁打怀孕和哺乳期的母兽、领头的公兽等等，蒙古族不但像对待神灵一样对待水源，连水中的动物也不得食用。因为有着广泛的群众基础，在新疆推行环境保护所遇到的阻力相对较小，各级政府都可以大刀阔斧地推行环境生态保护措施。新疆近年来启动了天山、阿尔泰山天然林保护和平原绿化、保护荒漠植被三大生态建设工程和塔里木河流域综合治理工程，营造可持续发展的环境条件。
目前，新疆有12个地州、81个县市实现了农田林网化，45个县市达到了平原绿化标准，全疆93%的农田得到了林网的有效保护，初步建成了以绿洲内部农田林网、绿洲外缘大型防风固沙林带、天然荒漠林和山区天然林为主体的立体绿色屏障。据受沙漠化侵蚀最严重的且末县和若羌县的气象记录，在北京和中国北方地区沙尘危害越来越令人烦恼的时候，近几年来新疆南部的沙尘暴次数在减少、烈度在减轻。这与新疆厉行环保、广植树木是直接相关的。
1999年，中国******拨款107亿元，专门用来恢复塔里木河下游的水流和生态。这是中国在保护生态方面的一个大手笔，塔里木河生态恢复工程目前进展顺利。