坎儿井是我国各族劳动人民在长期生产斗争中，为适应干旱地区的自然环境而创造的一种地下水利工程。新疆坎儿井主要分布在哈密、木垒和吐鲁番等地，尤以吐鲁番盆地最多，达1200多条，总长约5000多千米。坎儿井可与长城、运河并称我国古代三大工程。
坎儿井在吐鲁番盆地大量兴建的原因，是和当地的自然地理条件分不开的。吐鲁番是我国极端干旱地区之一，年降水量只有16毫米，而蒸发量可达到3000毫米，可称得上是中国的“干极”。但坎儿井是在地下暗渠输水，不受季节、风沙影响，蒸发量小，流量稳定，可以常年自流灌溉。吐鲁番虽然酷热少雨，但盆地北有博格达山，西有喀拉乌成山，每当夏季大量融雪和雨水流向盆地，渗入戈壁，汇成潜流，为坎儿井提供了丰富的地下水源。盆地北部的博格达峰高达5445米，而盆地中心的艾丁湖，却低于海平面154米，从天山脚下到艾丁湖畔，水平距离仅60公

里，高差竟有1400多米，地面坡度平均约四十分之一，地下水的坡降与地面坡变相差不大，这就为开挖坎儿井提供了有利的地形条件。吐鲁番土质为砂砾和粘土胶结，质地坚实，井壁及暗渠不易坍塌，这又为大量开挖坎儿井提供了良好的地质条件。
“坎儿井”是“井穴”的意思，其结构是由竖井、暗渠、明渠、涝坝(积水潭)四部分组成。在高山雪水潜流处，寻其水源，在一定间隔打一深浅不等的竖井，然后再依地势高下在井底修通暗渠，沟通各井，引水下流。地下渠道的出水口与地面渠道相连接，把地下水引至地面灌溉桑田。正是因为有了这独特的地下水利工程－－坎儿井，把地下水引向地面，灌溉盆地数十万亩良田，才孕育了吐鲁番各族人民，使沙漠变成了绿洲。
林则徐当年途经吐鲁番时，见到了坎儿井，并在他的日记中赞曰：“见沿途多土坑，询其名曰：‘卡井’，能引水横流者，由南而北，渐引渐高，水从土中穿穴而行，诚不可思议之事！”