火焰山位于新疆吐鲁番盆地。它的整个山体,全部由红色的砂岩和页岩组成。这些砂岩和页岩是距今约1.7亿年前的中生代白垩纪早白垩世的砂粒和泥土堆积而成的。那时气候异常炎热,堆积的砂石泥土中的铁元素经过高温氧化,雨水淋漓,形成了大量红色的氧化铁。这些堆积物在喜马拉雅造山运动时,褶曲隆起,抬升成山,兀然崛起在深凹的吐鲁番盆地中,构成了火红底色的火焰山山体。
火焰山与一望无际的灰白色戈壁滩相映对照,红色的山体分外醒目。每当盛夏,晴空万里,气温奇高,灼人的阳光照射在山势奇特的红色岩石上,红光闪耀,热焰蒸腾,就像燃烧着熊熊烈火一样。