Istnieją podstawy do przypuszczenia, że klimat Sinciangu był w czasach historycznych wilgotniejszy niż obecnie. Rzeki, spływające z Ałtyn-tagu, nie kończyły się ślepo, jak dziś, lecz wpadały do Tarymu. Świadczą o tym suche koryta rzek na pustyniach (z okresowym przepływem wody wiosną w najwilgotniejszych latach), a także zachowane w głębi pustyni ruiny miast, jak na przykład Chara Choto. W obecnych warunkach klimatycznych Sinciang należy do najsuchszych obszarów na kuli ziemskiej. Dotyczy to zwłaszcza pustyni Takla Makan, ogromnego kompleksu piasków, wypełniającego całą środkową część Kotliny Kaszgarskiej.
Sieć rzeczna Sieć rzeczna jest uboga. Jest to niemal w całości obszar bezodpływowy, z wyjątkiem północnej Dżungarii w dorzeczu Czarnego Irtyszu, biorącego swój początek na terytorium chińskim. Główna rzeka Sinciangu, Tarym, o pokaźnej długości 2750 km, ale znikomym i bardzo zmiennym przepływie, ginie w piaskach pustyni w pobliżu jeziora Lob-nor. Mniejsze rzeki, spływające z gór, niekiedy zaopatrywane w wodę przez lodowce górskie (jak w paśmie Bogda Shan), są z reguły „ślepe”. Niektóre uchodzą do słonych jezior, jak na przykład Ulungur He w Dżungarii, wpadająca do jeziora Ulungur Hu.