天山神秘大峡谷全长5公里多，由主谷和7条支谷组成。当地平均海拔1600米，最高山峰2048米，峡谷深150米到200米，峡谷最窄处仅1.2米，呈典型的地缝式隘谷。大峡谷内有南天门、幽灵谷、月牙峡、虎牙桥、魔天洞、雄师泪距等景观。
天山神秘大峡谷又称克孜利亚大峡谷，位于
库车市市北部，（古称龟兹）城北64千米，北纬42°8′，东经83°5′。呈东向西纵深长约5.5公里。
天山神秘大峡谷全长5公里多，由主谷和7条支谷组成。当地平均海拔1600米，最高山峰2048米，峡谷深150米到200米，峡谷最窄处仅1.2米，呈典型的地缝式隘谷。整个峡谷皆由古近纪的红色
砂岩、
砂砾岩构成。当地
维吾尔语叫做“克孜利亚”，即红色的山崖。
阿艾石窟开凿于盛唐时期，是库车地区迄今保存最完整的石窟。石窟长4.6米，宽3.5米，面积约16平方米。除底部因潮湿部分脱落外，残存有约15平方米的佛教壁画，壁画人物形象，是典型的唐代中原绘画风格。
四大石窟正面所绘“西方净土变”至今保存完好，主题部分内容为观无量寿经变，中央的主题造像为无量寿像，两侧为各类菩萨和众多闻法天人，上部绘有悬浮空中的“不鼓自鸣”乐器，下部绘有使乐、楼台亭榭、动植物、几何装饰图案等。许多佛像旁边还保留着清晰的墨迹榜题，书写着某佛供养人的姓名，如申令光、寇俊男、寇廷俊及彭、梁、赵等中原汉人姓氏，字体苍劲。左右两侧条幅绘有“十六观”，画像旁有汉文标题及汉、龟兹文题记23处，是盛唐中期的作品。在古西域地区数百座石窟中绝无仅有，被誉为“西域汉文化形象博物馆”。
玉女泉是峡谷中第二宽阔的地带，这里的峡谷约十多米宽，泉却只有一个小桌子大，岩层中渗透出的水滴不断地汇聚到这里。到了冬季，峡谷中的水结成冰，这个位于峭壁凹槽处的玉女泉会凝固成银白色的冰，由于渗水的方位是固定的，冬季的冰也会沿着渗水的位置凝固，冰的形状似一位冰清玉洁的白裙女子，玉女泉故而得名。
在天山神秘大峡谷入口内侧的崖壁上，有一黑色“神犬”，面谷而卧，称之为“神犬守谷”。这只黑色神犬，还会随着温度变化而变换颜色，在夏季最热的两个月里，会变成黄褐色。更加神奇的是，这只远观活灵活现的神犬，实际上也是光影造成的，如果攀登上去仔细看，那里却空无一物。当地人有句顺口溜：“远看是只黑狗，近看什么也没有”，生动形容这处景观。
天山神秘大峡谷阿艾石窟峰体下、青龙潭及幽灵谷一带，拂晓或黄昏时，会升腾起浓重的白气，如烟似雾，沿山体缭绕，呈之字形快速升空，有时还会瞬间从谷底浮起一个气状球体，沿崖壁滚动上升，转而消失在峰峦之中。更加怪异的是，在“神犬守谷”景点山坡下，或在峡谷内的客栈里，偶尔会听到附近有行人嚓嚓的脚步声，但当你循声搜寻时，却声人皆无。更有甚者，夜间阴森幽暗的沟谷中，在正常的风声呼啸中，有时会听到惊天动地的巨响，势如雄狮狂吼，令人毛骨悚然。据有关专家分析，此种现象多发生在谷内一些特定地段，如两谷交汇处，或狭窄幽深的急转弯处，由于不同峰谷间的风力相互冲击，谷内外温湿差异以及地球磁场作用形成的“狭管效应”与其复杂的山体地形产生共鸣所致，更深的原因有待专家进一步研究。
大型古装电视连续剧《
九州缥缈录》曾在天山神秘大峡谷中取景，其壮观的景色被网友戏称为“中国羚羊谷”。