昌吉市的地質結構如下:
昌吉市出露地層多樣。從最南端的三屯河到烏魯木齊冰達阪以北，是元古界。上古生界地層較為發育，構成高山地區的主要地層，自東向西分布。古生代-中生代出露於昌吉河等地。中生代二疊系僅在昌吉河左岸出露，屬瑪納斯地層群。
侏羅系主要分布在昌吉河、三屯河、頭屯河。白堊系分布在三屯河地區。新生界在昌吉分布廣泛，主要分布在山前、準噶爾盆地南緣和準噶爾盆地。
昌吉市所在的ⅰ級大地構造單元為天山-興安地槽系，ⅱ級構造單元為北天山地槽系，可分為北天山地槽褶皺帶和準噶爾地塊、中天山隆起三個亞ⅱ級構造單元。中天山隆起帶沒有ⅲ級構造單元。
北天山地槽褶皺帶可劃分為兩個三級構造單元，即哈比爾嘎復背斜和博羅霍洛背斜。準噶爾地塊可劃分為兩個三級構造單元:烏魯木齊山前坳陷和準噶爾盆地新生界帶覆蓋區。
昌吉市的地貌如下:
昌吉市的地貌類型大致可分為山地、平原和沙漠三部分。整個地形南高北低，呈階梯狀，南北高差4000多米。南部山區為天山，天格爾山等55座海拔400米以上的山峰橫亙天際。中部是沖積平原，北部沙漠是古爾班通古特沙漠的壹部分。沙丘固定半固定，丘間地勢平坦。