Хребет Заилийский Алатау представляет собой одну из крайних северных дуг горной системы Тянь-Шань. На географических картах Хребет Заилийский Алатау обозначается в пределах от реки Чилик на востоке до реки Чу на западе. В этих границах он имеет общее протяжение около 280 км. Северными склонами хребет обращен к равнине, предгорная полоса которой является плодородным оазисом.  Значительная  часть горной цепи, занимающая центральное положение, покрыта “вечными” снегами. Здесь на протяжении около 150 км находится область современного оледенения. В ней тремя притупленными конусами, насаженными на широкую и обрывистую глыбу, выделяется наивысшая вершина хребет - пик Талгар (5017 м). Вокруг пика Талгар группируются несколько вершин, достигающих высоты 4500 м. Этот центральный участок Заилийского Алатау носит название Талгарского горного узла . Простираясь на 20 км с северо-востока на юго-запад, Талгарский узел упирается своим южным концом в такой же узкий, как он и сам, но более короткий гребень, соединяющий Заилийский Алатау с параллельным ему на юге хребтом Кунгей Алатау.
Высшая точка Хребта Заилийский Алатау - пик Талгар - делит весь хребет по длине на две неравные части. Восточная, ограниченная рекой Чилик, тянется на расстоянии около 130 км, а западная, прижимающаяся к долине реки Чу, простирается почти на 150 км. Чем ближе к своим оконечностям, тем меньше становится абсолютная высота хребта. Близ долины реки Чилик она понижается до 2300 м, а на западном - до 2000 м и ниже. Подножие гор у края равнины лежит на высоте 700-900 м над уровнем моря, а гребень центральной части хребта возвышается над ней в среднем на 3500 м. По мере удаления от наивысшего поднятия в стороны относительная высота гор уменьшается до 1500-2000 м. Большой разнице в высотах главного хребта сопутствует асимметрия поперечного профиля хребта: северные склоны значительно шире и положе южных.
Средний уклон поверхности в центральной части хребта на северной стороне составляет 6-8⁰ , а южный - 18⁰ и более.
От главного водораздела хребта преимущественно в меридиональном направлении отходят ветвящиеся гребни второго порядка, разделяющие основные речные бассейны.
Хребет Заилийский Алатау, как и многие хребты Тянь-Шаня, отличается плосковершинностью водораздельных пространств. Окраины водораздельных плато расчленены древними ледниковыми порогами и цирками, а также верховьями горных долин, где создаются наиболее благоприятные условия для накопления снеговых масс. Такое расчленение резко выражено в срединной части основного хребта, где он имеет наибольшие высоты. Здесь самое значительное оледенение сосредоточено вокруг главной вершины - пика Талгар - и других, соседних с нею.
Речная сеть Заилийского Алатау относится преимущественно к бассейну реки Или, впадающей в озеро Балхаш, и лишь частично к бессточному бассейну реки Чу. Горные реки имеют значительные водосборные бассейны. Истоки их лежат на высоте более 3000 м, основное питание - ледниковое, но большое влияние на их режим оказывают атмосферные осадки и подземные воды. Все реки с ледниковым питанием, за исключением реки Ассы, имеют поперечные меридиональные долины. На северном склоне хребта первой с запада с ледниковым питанием является река Узункаргалы. К востоку от нее текут реки Чемолган, Каскелен, Иссык, Ассы с ледниковыми водами. Южный склон Заилийского Алатау, падающий к долинам рек Чонг-Кемин и Чилик, рассечен реками в поперечном направлении так же часто, как и северный, и почти каждая река северного склона имеет на юном склоне свой аналог, нередко с одноименным названием. Таковы южные реки Каскелен, Аксай, Алматы, Талгар и Иссык. Большинство из них также питают ледники, в западной части- притоки самой большой в Заилийском Алатау реки - Чилик.
На участке от реки Каскелен до Талгарского пика на гребне хребта преобладают острые, реже тупые вершины с широким цоколем. Далее от Талгарского пика к востоку хребет приобретает черты ровных поверхностей. Большинство вершин имеет здесь вид узких горизонтальных гребней, растянутых на сотни метров в длину. Некоторые же превращаются в плоские, односторонние и слегка наклоненные кровли. Выше снеговой линии на них концентрируется большое количество снега.
Район современного оледенения в Заилийском Алатау в основном занимает пространство длиною до 140 км. На северном склоне он располагается между меридианами 76^о18’ и 78^о0’. Здесь его крайними участками являются: на западе - верховья реки Узункаргалы и на востоке - верховья реки Ассы. На южном склоне современное оледенение ограничено меридианами 76^о16’ и 77^о40’ . Здесь крайние ледники в западной части хребта залегают в истоках р. Тегирментысу, впадающей в реки Чонг-Кемин, а в восточной части - в истоках реки Оденсай, впадающей в реку Чилик. В настоящее время ледники занимают лишь самые верхние участки долин и горных склонов.