Bergskedjan börjar vid östra ändan av Altyn-Tagh ungefär under 96° östlig längd och sträcker sig, med i allmänhet sydöstlig riktning, till trakten av Lanzhou vid Gula floden. Sluttningen mot norr är imponerande, mot söder föga betydande, eftersom Nanshans dalar har höjder av 3000-4000 m. Bergen består av flera längskedjor, som bildas av täta veck av paleozoiska lager.