該部中部為丘陵山地，但坡度相對平緩，山多為圓形。
西北部海拔相對較高。由於地處念青唐古拉山的支脈或殘脈，山峰眾多，地形陡峭，高差明顯，均在海拔5500米以上。最高的桑頂桑康山海拔約6500米。
北部屬於唐古拉山區，是典型的高原山地地形，呈不規則橢圓形。唐古拉山呈屋頂狀，位於中部，中間地勢高，南北地勢低，西部地勢高，東部地勢低。從中部6600米逐漸下降到北部4700米，南部4500米，平均海拔5200米以上。該地區的山脈從東到西延伸，主要包括唐古拉山、托爾久山(小唐古拉)和桑卡山(聖日貢山)。
東部為高原山地，海拔3800-4500米，平均海拔約4100米。地勢由西北向東南傾斜，海拔逐漸降低。西部地區海拔4400多米，多低山丘陵；東部海拔3800多米，多山多嶺。由於地形復雜，除少數地方有部分高山草原外，其余地區陡峭險峻，山與山之間形成深谷。山腳和山頂的高度差超過1000米。
南部屬於藏北高原和藏東高山峽谷的交匯處，部分地區海拔在5000米以上，屬於高原丘陵；有的地區山勢陡峻，山與山之間形成狹長的深谷；在林芝地區附近，海拔急劇下降，只有海拔3000米左右，還有大片山谷平原。那曲地區海拔高，熱量不足，氣候寒冷幹燥，含氧量只有海平面的壹半。藏北高原是西藏氣候條件最惡劣的地區之壹，是典型的亞寒帶。寒冷缺氧，氣候幹燥，晝夜溫差大，多風天氣，年平均氣溫-0.9℃至-3.3℃，年相對濕度48-51%，年平均降雨量僅在100-200mm之間，年日照時數2852.6-2881.7小時。
每年11至次年3月，為藏北幹旱多風期。壹旦下雪，就很容易變成暴風雪。這期間氣候幹燥，氣溫低，缺氧風沙大，持續時間長。5月到9月相對溫暖，是草原的黃金季節。氣候溫和，天氣宜人。降雨量占全年的80%，綠植生長期在100天左右，都集中在這個季節。