К. Ш. Джураев, Д. П. Пулатов.
Геологическое строение и полезные ископаемые. В пределах Т. расположены складчатые сооружения Срединного и Южного Тянь-Шаня (см. Тянь-Шань ) и Памира , а также две межгорные впадины: Таджикская депрессия и ферганская депрессия (см. Ферганская котловина ).
Срединный Тянь-Шань представлен Кураминской зоной, сформированной каледонскими и герцинскими тектоническими движениями, имеет природу палеозойского срединного массива ; сложена сланцами нижнего палеозоя, карбонатно-терригенными породами среднего девона — нижнего карбона, верхнепалеозойскими вулканическими породами, додевонскими и верхнепалеозойскими гранитоидами. В герцинской структуре Южного Тянь-Шаня и Гиссаро-Алая чередуются структурные зоны (Гиссаро-Каратегинская, Зеравшано-Гиссарская, Туркестано-Алайская) с различными типами разрезов палеозоя. Существуют мнения о первичности такой зональности и об аллохтонном залегании покровов с различными типами разрезов, надвинутых в середине карбона. В мезокайнозое в пределах всех зон отложились осадки платформенного типа, дислоцированные в процессе альпийского движений и сформировавшие современный рельеф Гиссаро-Алая. Таджикская и ферганская депрессии развивались на месте мезозой-палеогеновых платформенных прогибов. Они сложены тремя комплексами пород: нижний — геосинклинальные образования палеозоя, средний — платформенные континентальные и лагунные отложения юры — среднего палеогена, верхний — олигоцен-антропогеновая моласса. В плиоцене — антропогене мезокайнозойские отложения дислоцированы. Памир состоит из дугообразных структурных зон, разделённых надвигами. Внешняя зона сложена лагунно-морскими отложениями верхней перми — палеогена и красноцветными породами неогена, дислоцированными и надвинутыми в олигоцен-плиоценовое время на структуры Тянь-Шаня. На Северном Памире развиты породы докембрия, среднего и верхнего палеозоя, дислоцированные и прорванные гранитоидами в триасе — средней юре. Центральный Памир имеет покровное строение. В автохтоне залегают породы докембрия, мощная толща среднего палеозоя и маломощные отложения карбона, триаса и юры; в аллохтоне — терригенно-карбонатные образования палеозоя, мела и палеогена, красноцветные породы олигоцена и неогена с горизонтами лав. На Юго-Восточном Памире развиты мощные терригенные отложения перми и триаса, карбонатные — юры, конгломераты и эффузивы мела — палеогена, красноцветные породы олигоцена — миоцена, верхнемеловые гранитоиды, нарушенные надвигами и сдвигами. Юго-Западный Памир сложен кристаллическими сланцами. Территория Т. характеризуется высокой сейсмичностью.
Основные полезные ископаемые: на Памире и Гиссаро-Алае обнаружены месторождения сурьмы, ртути, мышьяка, бора, пьезокварца, горного хрусталя, оптического флюорита, исландского шпата, лазурита, благородной шпинели, золота (в россыпях), вольфрамовых руд; в Кураминской зоне — полиметаллических руд, редких металлов (Карамазор), пьезооптического сырья, шеелита, ископаемых углей; в Таджикской и ферганской депрессиях — нефть, газ, уголь, горючие сланцы, каменная соль, стройматериалы. Богат Т. и минеральными источниками, приуроченными к зонам разломов (горячие, нарзанные, местами радиоактивные воды).
И. Г. Щерба.
Климат континентальный со значительными суточными и сезонными колебаниями температуры воздуха, малым количеством осадков, сухостью воздуха и малой облачностью. Продолжительность солнечного сияния за год 2100—3165 ч. Сложность рельефа и большие амплитуды высот обусловливают климатические различия отдельных районов и высотную климатическую поясность. Средняя температура января от 2, -2 °С в долинах и предгорьях Ю.-З. и С. республики до -20 °С и ниже на Памире; абсолютный минимум температуры достигает -63 °С на Памире (Булункуль). Средняя температура июля от 30 °С в пониженных долинах Ю.-З. до 0 °С и ниже на Памире; абсолютный максимум температуры 48 °С (Нижний Пяндж). Влагу приносят в основном северо-западные, западные и юго-западные воздушные массы. На южных склонах Гиссарского хребта, обращенных к влажным воздушным потокам, выпадает до 1600 мм осадков в год. Очень мало осадков на нижних равнинах (Айвадж — 150 мм, Канибадам — 100 мм ), в горных долинах и котловинах, закрытых хребтами от влажных ветров (Искандеркуль — 258 мм ); меньше всего их на Восточном Памире (Каракуль — 72 мм ). Максимум осадков приходится на март — апрель (за исключением Восточного Памира, где он падает на июль — август). Безморозный период в долинах Северного Т. 230 дней, Юго-Западного Т. 230—240 дней, в долинах Гиссаро-Алая и Западного Памира 180 дней, на Восточном Памире 60 дней. Почти во всех горных районах летом господствуют горно-долинные ветры. В Ферганской котловине летом и осенью дует сухой и горячий ветер гармсиль. Для юга Т. характерен иссушающий юго-западный ветер афганец.
Оледенение. Снеговая линия расположена в Гиссаро-Алае на высоте от 3800 (на З. и Ю.-З.) до 4200—4400 м (на С.-В.), на Памире от 4000 (на С.-З.) до 5200 (в восточных районах). Общая площадь современного оледенения 8470 км2. Преобладают горно-долинные ледники; наиболее крупные центры оледенения — в северной и западной частях Памира: ледники Федченко (длина 77 км, площадь 907 км2 ), Грумм-Гржимайло (длина 36,7 км, площадь 160 км2 ), Бивачный (длина 27,8 км, площадь 197 км2 ), Гармо (длина 27,5 км, площадь 153,3 км2 ), Большая Саукдара (длина 25,2 км, площадь 69,2 км2 ), Сугран (длина 24,2 км, площадь 48 км2 ), Географического Общества (длина 21,5 км, площадь 81,8 км2 ), Гандо (длина 22,5 км, площадь 55 км2 ) и др. Самый значительный ледник в Гиссаро-Алае — Зеравшанский (длина около 25 км, площадь 41 км2 ).
Внутренние воды.
Речная сеть развита неравномерно. Наибольшей густотой она отличается в горных областях, наименьшей — на равнинах С. и Ю.-З. Почти все реки относятся к бассейну Амударьи, Сырдарьи и Зеравшана. Только на Восточном Памире небольшие рр. Караджилга, Акджилга, Музкол несут свои воды в бессточное озеро Каракуль, а р. Маркансу принадлежит к бассейну Тарима. Бассейн Амударьи занимает 
площади республики. В пределах Т. к нему относятся составляющие Амударью Пяндж (с притоками Гунт, Бартанг, Язгулем, Ванч, Кызылсу) и Вахш (в верховье, до впадения р. Обихингоу, называется Сурхоб) и Кафирниган. К бассейну Сырдарьи (пересекает северную часть Т. на участке длиной 195 км
) принадлежат реки, стекающие с северного склона Туркестанского хребта, — Исфара, Ходжабакирган, Карасу, Аксу. На территории Т. находится верхнее течение Зеравшана (с притоками Фандарья, Кштут, Магиан), на бассейн которого приходится почти