賽里木湖位於天山西段,地處准噶爾盆地的西南端,是一個由於地殼運動而形成的構造湖,地殼運動使得岩層斷裂陷落形成窪地,周圍的水匯聚形成湖泊。由於賽里木湖是一個斷陷湖,因此湖泊水深較深,平均水深達46.4米,最深處達到92米。賽里木湖的總水量達到210億立方米,湖水十分清澈,水體能見度很高。賽里木湖的水汽來源主要是大西洋,該湖泊位於北緯44.5°左右,處於盛行西風帶影響的區域,來自大西洋的西風帶,攜帶了大西洋的水汽,一路從歐洲西部往東,途徑東歐地區和中亞地區,到達我國西北部的天山山脈地區,空氣中的水汽含量已經很少了。不過,由於受到天山山脈的地形抬升,水汽上升冷卻凝結,形成地形雨,最終形成了降水落到了賽里木湖周邊,併流進湖泊中,因此有人把賽里木湖稱為“大西洋最後一滴眼淚”。