Заилийский Алатау является самым северным хребтом из входящих в Северный Тянь-Шань.
Название горам дал русский географ и путешественник П. П. Семенов. Западной границей хребта служит река Чу, восточной — река Чилик (каз. Шелек). На юге, за долинами рек Чон- Кемин и Чилик (каз. Шелек), лежит параллельный Заилийскому Алатау хребет Кунгей Алатау. Оба эти хребта соединяются перемычкой, образуя Чилико-Кеминский горный узел (каз. Шелек). На востоке государственная граница Казахстана с хребта Кунгей Алатау по Чилико-Кеминской перемычке (каз. Шелек) переходит на главный хребет Заилийского Алатау. Далее граница по хребту пролегает в западном направлении.
Центральный, самый высокий, участок хребта, заключен между перевалами Кастекским (2825 м) на западе и Аманжол (3510 м) на востоке и имеет около 180 км в длину. В этой центральной части высота хребта везде превышает 3200 м, а наибольшей высоты он достигает на пике Талгар (4973 м). Вокруг пика Талгар группируется несколько вершин, превышающих высоту 4500 м. Этот центральный участок Заилийского Алатау носит название Талгарского горного узла. Здесь находятся самые большие ледники хребта — Богатырь, Дмитриева, Конституции, Тогузак, Колесника и Шокальского, имеющие длину от 4 до 6 км.
Высокие вершины есть не только на самом хребте Заилийского Алатау, но также и на боковых отрогах, разделяющих речные долины. На северном склоне находятся значительные отроги — Мало-Алматинский, Азутау, Кумбель, Большой Алматинский, Талгарский, Иссыкский и др. Более крутой склон Южный, он имеет короткие отроги. В центральной части Заилийского Алатау девять самостоятельных крупных ущелий, остальные же входят в их состав.
Все реки, стекающие с северных склонов Заилийского Алатау, относятся к бассейну реки Или (каз. Іле). Наиболее популярными являются Малое и Большое Алматинские ущелья. Малое Алматинское ущелье наряду с ущельями Средний и Левый Талгар стало колыбелью казахстанского горного туризма и альпинизма. Здесь расположены близкодоступные туристические объекты: водопады, вершины, перевалы, урочища. Хорошо развита инфраструктура. От урочища Медеу на современном фуникулере можно подняться на горнолыжную базу Шымбулак и далее на Талгарский перевал, расположенный на высоте 3163 м, откуда можно увидеть красивую панораму вершин, и даже также прогуляться к подножью пиков Нурсултан и Абая.
В Большом Алматинском ущелье на высоте 2506 м расположено Большое Алматинское озеро (Жосалыколь). Асфальтированная дорога позволяет совершить подъем на перевал Жосалы-Кезен, на высоту 3336 м, и оттуда совершить восхождение на Большой Алматинский пик (3861) и пик Турист (3954). В ущелье Алматы (Проходное) находятся удивительные радоновые источники Алма-Арасан.
В ущелье Иссык сохранились остатки горного озера Иссык, уничтоженного селевым потоком в 1963 г. Сейчас оно частично восстановлено и вновь обрело прежнюю популярность.
Ущелье Узун-Каргалы известно своим средним водопадом, расположенным в узком боковом каньоне реки Большой Шымбулак.
Бурлящие реки и водопады ущелья Тургень и высокогорное плато Асы привлекают не только жителей Казахстана, но и иностранных гостей. Там же в ущелье Шен Турген памятником природы являются реликтовые моховые ельники, где под покровом мха, вырастающего до высоты 70-80 см, на глубине 30-40 см сохранились острова вечной мерзлоты с толщиной льда 2-3 м.
Близость к городу и развитая инфраструктура позволяют горожанам совершать одно- и двухдневные походы и различные экскурсии. На прилавках северного склона хребта расположены самые большие в мире яблоневые сады, в которых растет знаменитый алматинский апорт.
На территории Заилийского Алатау расположены Иле-Алатауский национальный парк и Алматинский заповедник.