Саур-Тарбагатай вместе с соседними хребтами образует единую горную систему. Он является продолжением Сарыарки на востоке. Саур-Тарбагатай расположен между Зайсанской котловиной на севере и Алакольской котловиной на юге. Самая высокая точка Саура – Музтау (3816 м). На территорию Казахстана выходит только его северный склон. На вершинах имеются ледники. Тарбагатай по сравнению с Сауром ниже, но длиннее его, простирается на 300 км. Высшая точка – Тастау (2992 м). На вершинах ледники отсутствуют.