文物古迹最典型的要数一座座或半掩于地下或屹立于地面的故城，如交河故城、高昌故城、楼兰故城。交河故城位于吐鲁番西约10公里处的雅尔乃孜沟中，是古西域“城郭诸国”之一的车师前国的都城。故城坐落在远古时代由洪水冲刷而形成的一片河心洲的土崖上，因河水分流绕城下，故称“交河”。交河故城经过高昌王国、唐代西州、高昌回鹘王国几个时期的不断扩建，规模逐渐宏大。至14世纪中叶，故城毁于战火，现存遗迹是其鼎盛时期的规模，大体为唐代的遗迹。1961年，国务院公布为全国重点文物保护单位。

　　高昌故城位于吐鲁番东约40公里处火焰山下的哈拉和卓附近，也叫“亦都护城”。公元前1世纪，西汉屯田驻军在此设高昌壁，以后历经高昌郡、高昌王国、西州、火州等变迁，曾是吐鲁番地域政治、经济、文化中心，故城于元朝毁于战火，存1300余年。至今高耸的城墙依然气势雄伟，深陷的护城河轮廓犹存。1961年，国务院公布为全国重点文物保护单位。

　　楼兰故城位于巴音郭楞蒙古自治州境内孔雀河下游干三角洲南部、罗布泊西北岸上。楼兰建国至少在公元前2世纪―公元前3世纪，灭于公元前77年，是西域三十六国之一。楼兰故城是楼兰古国的政治、经济、文化中心，也是丝绸之路上的要冲。后由于自然和人为方面的复杂原因这座古城被废弃了，湮埋于“雅丹”荒漠中1000余年。古楼兰文明重要组成部分为小河遗址，这个遗址是由瑞典考古学家贝格曼于1934年发现，后由于地形复杂及沙漠运动频繁，在此后的近70年中再没有人见过小河遗址。2000年―2004年，新疆文物考古研究所所长伊弟利斯・阿不都热苏勒研究员带领考古工作者数度进入罗布沙漠，并在2005年3月结束对小河墓地的田野发掘，初步取得研究成果。小河遗址考古项目已入选中国“2004十大考古发现”。

　　文物古迹中另具代表性特征的当属佛教石窟，典型的有：克孜尔千佛洞，位于拜城县，维吾尔语称克孜尔明屋依，意为克孜尔的千间房子，始凿于公元3世纪末至4世纪初，早于敦煌莫高窟300年，共有各种不同功用的洞窟251个，遗存壁画约1万平方米。克孜尔千佛洞与敦煌莫高窟、大同云岗石窟、河南龙门石窟并称为中国四大石窟。库木吐拉石窟寺，位于库车西北渭干河龙口，洞窟分布在河东岸（史称丁谷山）的悬崖峭壁上，上下层叠，鳞次栉比，背山面水，有编号洞窟112个。始凿于两晋时期，延至唐朝及回鹘高昌时期。石窟分南北两区，南区有洞窟32个，北区有洞窟80个，窟形和壁画保存较好的有38个，最北部的68至72号石窟，窟檐甬道，悬在半山，1961年，国务院公布为全国重点文物保护单位。柏孜克里克千佛洞享誉世界，是吐鲁番境内具有代表性的石窟，维吾尔语意为“装饰过的美丽的地方”，它位于火焰山中段木头沟，现存洞窟83个，有壁画的洞窟40多个，保存壁画面积1200平方米，始凿于公元6世纪―14世纪。现有石窟大部分是回鹘高昌王国时期改扩建的。其壁画艺术被认为是回鹘佛教艺术中最重要、数量最多、保存最完整、最具代表性的艺术宝库。13世纪后，石窟渐趋衰落。1982年，国务院公布为国家重点文物保护单位。