伊犁州境内地质情况复杂,具有多种多样的成矿地质条件,是全疆乃至全国已发现矿产品种比较齐全的少数地区之一,具有建成我国重要矿产基地的矿产资源基础。已发现矿藏9类86种,矿产地170多处,其中能源矿产5种,有色金属及贵金属矿产16种,稀有金属(含稀土、稀散元素)13种,黑色金属矿产5种,冶金辅助原料非金属矿产4种,化工原料非金属矿产10种,特种非金属原料3种,建材原料非金属矿产及其他矿产(宝石、玉石等)29种。已探明储量的共48种(包括远景储量和地质储量),占全疆已探明储量的74个矿种的64.8%。在上矿产储量表的48种矿种中,其探明量居全国首位的有铍、白云母、钾、长石;居全国第二位的是铬,居全国第四位的是铯,居全国第六位的有镍、锂,居全国第九位的是钽,居全国第十位的是铌。此外,已探明储量在新疆居首位的有铜、金、硫铁矿、钴、镓、锡、锑、蛋白土、高岭土、泥炭、铂、钯、锆石、稀土元素等。
煤炭分布广,不仅遍布全州各地,而且品种多样,有工业用的烟煤和焦煤,也有适宜民用的无烟煤。铁矿主要分布在天山。新源县铁矿资源不仅储量大,而且质量好。该县玉曲开布台所产的铁矿石,品位很高,含铁量达60%以上。锰矿分布在天山中段和西段,以昭苏的远景储量为大。阿勒泰地区是自治州矿藏资源最丰富的地区,其蕴产黄金久负盛名。“阿勒泰”,蒙古语“黄金”的意思,汉文古籍中多称它为“金山”,还有“七十二道山沟,沟沟出黄金”的古谣。除沙金外,勘探发现岩金储量亦甚可观,近几年,黄金生产实现历史性转变,机械化采金、低品位金矿堆浸取得重大经济效益。同时,还伴生着国防工业和尖端科学实验所需要的各种名贵宝石,主要是猫眼海蓝宝石和丁香紫玉石。此外,还有青河石,其色翠绿透明;额尔齐斯石,为白色半透明自然晶体。非金属矿中,白云母的储量和质量也在全国占有重要地位。最大的云母片直径可达1米左右,在全国也是少见的。