连绵1000公里的山脉中，有天山山脉第一高峰——托木尔峰，它是天山山脉“群峰之王”，现在已经成为国家级高山自然保护区。托木尔峰自然保护区总面积近4000平方公里，保护区汇聚了天山最高峰和海拔6000米以上的山峰15座，海拔4000米以上的山地面积占60%，有冰川510条，面积2750平方公里，分布集中，为我国现代冰川最发育的地区。保护区内各种特有的植物、野生动物如受国际、国家保护雪豹、雪鸡、雪鸽、北山羊、盘羊等随处可见。
    托木尔峰山区不仅是天山最大的现代冰川作用中心，也是古冰川遗迹保存最完整的地方，尤其以温宿县境内的托木尔峰山区南坡更为典型。在冰雪覆盖的高山区，共有现代冰川629条，其中属于我国境内冰川197条及东部冰川144条的大部分都在温宿境内。山区冰川的总储水量为5000亿立方米，相当于的珠穆郎玛峰地区冰川储量（1326亿立方米）的近4倍。巨大的固体水库，不仅为绿洲经济提供了生命的源泉，而且构造了一个独特奇绝的旅游胜地。唐代以来，途经此处的人们都对托木尔峰地区的冰川、峰景、气候等留下了生动的记载。在《大唐西域记》和《大兹恩寺三藏法师传》中玄奘高僧最早记载了托木尔峰地区的冰川奇观。
    托木尔峰以其独特的自然景观资源吸引着大批中外科学考察和登山、探险旅游团队。50年代以来曾先后接待来自美、日、苏联、新加坡等国科考、登山探险队40余人次。1954年，苏联与各登山队在攀登托木尔峰途中，12人中有11人死于雪崩。1977年7月25日，中国科学院登山队17名成员胜利登上托木尔峰顶，将红色金属觇标第一次竖立在托木尔峰上，并准确测定其高度为海拔7435.29米，1990年8月12日，日本天山山脉登山队、横滨市立大学13人攀登托木尔峰时，在5800米处发生雪崩，3人遇难。目前，天山主峰托木尔峰是国内数难于被人类征服的山峰之一。