天山神秘大峡谷位于天山山脉南麓，库车县域以北70千米处。乘车离开库车县城，沿217国道独库公路往北，看到路的左侧是雀儿塔格山（维语意为“荒凉的山”），右侧便是库车河。快到阿格乡一带时，周围的山峦地貌呈现出越来越浓郁的红色，山体的褶皱也越来越清晰和奇特。到离库车县城约70千米处，即可看到公路左侧有一深邃的峡谷，这便是著名的天山神秘大峡谷。
大峡谷由红褐色的巨大山体群组成，当地人称之为克孜利亚（维语意为“红色的山崖”）。这里山体高大，山坡陡峭，峡谷细长，山体由红色岩石和粗砂砾石组成。谷内山体陡峭险峻，奇峰异石，千姿百态。峡谷随山势而变化，忽而宽阔，忽而细窄（最宽处有50多米，最窄处只有0.4米，仅可容一人侧身而过）。峡谷内沟谷纵横，峰峦叠幢，形态奇异，使人产生无穷的想象。
进入峡谷必须徒步。在峡谷内，观察流水冲出的部分整齐切面，可知大峡谷的岩层主要是沉积岩，后经天山山脉断裂和地壳运动作用，岩层发生了一系列波状弯曲，在峡谷侧壁上可以看到明显的褶曲和断裂线。从大峡谷的褶皱特征来看，大峡谷的褶皱都有两个以上的褶曲组台，褶皱形态在一定程度上反映了褶曲形成的力学背景和构造条件。根据大峡谷中的地貌形态，岩层可以分为直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲等，其中以倾斜褶曲最多见。据专业人士介绍：大峡谷的形成大约发生在距今两亿年左右，这个时期地壳发生过剧烈的变动，该地区的地壳反复上升或下降，表现出明显的沉积旋回和岩相变化。大峡谷内的岩相变化中，有些岩层厚实，有些岩层较薄，平面解理比较明显，这也充分反映了岩石形成过程中外界环境（主要是外力作用）对岩层形成的作用和表现。据资料分析，天山神秘大峡谷内沉积岩的形成主要是由于太阳辐射引起的气候、水文、生物等自然过程对地表岩石的作用。沉积岩的层理构造是搬运作用在沉积过程中一层一层沉积下来的，先沉积的物质在下面，后沉积的物质在上面。不同时期的沉积物的颗粒大小、成分、颜色等性质不同。大峡谷的沉积岩层中的组成物质主要有石英、白云母、黏土岩、砂石等。沉积岩的颜色主要取决于组成岩石的矿物颜色和混入杂质的颜色。大峡谷中岩石的颜色为褐红色，主要原因是这种岩石含有较多的铁矿质。
在距离谷口大约1.5千米的地方，有一处近年才发现的阿艾石窟。阿艾石窟的发现颇有戏剧性：1999年5月，阿格乡的采药人阿布来提·买买提准备入峡谷去采集绝壁上一种非常名贵的中药──麻黄草，这个季节山里气候温和，是一年中最适合采药的时候，当他登上一处山崖，把手伸向这株草药时，却忽然向下坠落。大难不死，当他反应过来时发现自己身处一个洞窟，借着洞外射入的金黄的光线，他惊讶地看到自己的面前全是华美的壁画，这就是阿艾石窟。石窟的洞口位于距离地面40多米的山崖上，原先进入石窟，必须从洞口悬垂下来的一条绳梯攀登而上，现在已经修建了一条石阶到洞口。石窟不大，窟内只能容纳10人。窟内壁画属明显的汉文化大乘佛教思想，并且内容庞杂，呈现出多元化信仰的倾向，在中国的石窟遗产中极为罕见。
从阿文石窟再往前，行走更加艰难，要再前行十几千米才算出峡谷。穿出峡谷向西北方向行十几千米是库车的铁矿和煤矿工程带。这里也是古龟兹的冶金中心。
天山神秘大峡谷是我国罕见的自然风景奇观，谷内游程曲折，峰回路转，泉水丁冬，鸟鸣啁啾，夏日暑气不侵，冬季温和如春，奇情异趣，引人入胜，堪称天然佳境。现在大峡谷已开发成著名的旅游胜地。峡谷内现已命名的景点已有40多处，比较显著的有“神犬守谷”“显灵洞”“玉女泉”“一线天”“悬心石”等。天山神秘大峡谷正以其独特的自然奇观，吸引着无数海内外的游客前来观光探奇。