El relieve de Uzbekistán se compone principalmente de llanuras, como la depresión de Turán que ocupa cuatro quintas partes del territorio. Las estribaciones de las montañas Tian Shan y Pamir se levantan en el este y el noreste, donde la altura máxima de la república alcanza los 4.643 m. Los terremotos, como el que destruyó parcialmente Tashkent en 1966, son muy frecuentes. El clima es continental desértico, con una gran amplitud térmica. En enero, la temperatura diaria varía desde –6 ºC hasta 2 ºC de promedio y, en julio, entre 26 ºC y 32 ºC. Las precipitaciones son escasas, por lo que el regadío es necesario para el cultivo agrícola, excepto a lo largo de las laderas montañosas. El Kizilkum, el segundo desierto más grande de la antigua URSS y uno de los más extensos del mundo, ocupa la parte central y septentrional de la república.La mayor parte de los cursos fluviales de Uzbekistán se disipan antes de alcanzar un curso de agua mayor. Los dos ríos más caudalosos, Amu Daria y Sir Daria, desembocan en el mar de Aral. Sus aguas han sido excesivamente utilizadas para regadío y, en consecuencia, la superficie del mar de Aral ha disminuido en las últimas décadas, causando graves daños medioambientales. Los extensos sistemas de canales, como el Amu-Bujara, el Qarshi, el Estepa Golodnaya meridional y los canales del Gran Fergana, han alterado en gran medida los cursos hidrológicos. La república tiene muchas lagunas y embalses artificiales, como el lago Aidar, que acumula el agua sobrante del regadío. La fauna de Uzbekistán es muy variada; en el desierto se encuentran el antílope saiga y el varano del desierto, un gran lagarto que puede alcanzar 1,6 m. El poco frecuente leopardo de las nieves se puede encontrar en las zonas más elevadas, que cuentan además con diversas variedades de cabra montesa.
El mar de Aral constituye una pesadilla ecológica para Uzbekistán. Este mar interior ha visto reducida su superficie de tal forma que actualmente contiene, aproximadamente, sólo una quinta parte del agua que tenía en 1960. Esta disminución se debe al aprovechamiento del caudal del Amu Daria, el río que desemboca en el mar de Aral desde Uzbekistán, y del Sir Daria, que llega a él procedente de Kazajstán, para regadíos. El desvío de sus aguas comenzó a practicarse a escala masiva a comienzos de la década de 1960 como parte de los esfuerzos de la Unión Soviética por incrementar las cosechas de algodón en Uzbekistán y en otras regiones de Asia central. La producción de algodón en el suelo naturalmente árido y salino de Asia central requiere abundante riego, ya que se trata de un cultivo fuertemente dependiente del agua.
Más de la mitad de la cuenca del mar de Aral está formada hoy día por secas tierras baldías cubiertas de costras de sal. El ecosistema de la zona se degradó considerablemente a medida que se evaporaba con rapidez el agua del lago y el caudal de los dos deltas de río se volvía escaso e intermitente. El hábitat natural de la flora y fauna fue destruido y muchas especies de animales y plantas del entorno se han extinguido. Prácticamente han desaparecido todos los peces del mar de Aral. Tormentas de viento levantan grandes cantidades de arena y sal del desprotegido lecho del lago y las depositan en las tierras circundantes, sobre todo a lo largo de la costa, si bien pueden llegar a recorrer distancias de hasta 400 km. Ello ha contribuido a la desertización de Uzbekistán y Kazajstán. Las tormentas de polvo y sal, que contienen también sustancias químicas como pesticidas, han repercutido negativamente en la salud de la población. Con el polvo tóxico se han relacionado enfermedades respiratorias y ciertos tipos de cancer. Uzbekistán y los otros estados de Asia central han creado un fondo para abordar el desastre del mar de Aral con el fin de estabilizar la situación. La evaporación del mar de Aral constituye uno de los peores desastres ecológicos del mundo.
Vertidos industriales y un fuerte empleo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura han contribuido a una grave contaminación de los ríos y lagos de Uzbekistán. El agua potable contaminada es considerada la causa de muchos problemas de salud en las personas y de gran parte de la mortalidad infantil. Productos agroquímicos, entre ellos el DDT, han contaminado también el suelo de terrenos destinados a cultivos. El fuertemente industrializado valle de Fergana registra peligrosos niveles de óxido de nitrógeno y polvo cancerígenos que arrastra el aire.
En 1992, el gobierno de Uzbekistán creó un Comité Estatal para la Protección del Medio Ambiente. El país trata de reducir la superficie destinada al cultivo de algodón. Además, Uzbekistán está incrementando con éxito su superficie arbolada al fuerte ritmo del 2.68% anual (1990-1996). En total, el 22% (1995) de la superficie nacional está cubierta de bosques y el 2,1% (1997) ha sido declarado espacio protegido. El gobierno ha ratificado acuerdos medioambientales internacionales relativos a la biodiversidad, el cambio climático, la desertización, las especies en peligro de extinción, la alteración del medio ambiente, los vertidos peligrosos y la protección de la capa de ozono.
En 2008, Uzbekistán contaba con 28.268.440 habitantes, la población más numerosa de las antiguas repúblicas soviéticas en Asia central y la tercera más grande, en población, de las antiguas repúblicas que formaban la URSS. La densidad de población es de 67 hab/km². Los uzbekos, un pueblo de habla turca con tradición islámica, constituyen el 71% de la población; los rusos son la minoría más importante con el 8,3% (viven casi exclusivamente en Tashkent y otros centros industriales). Como en la mayoría de las antiguas repúblicas soviéticas en Asia central, el número de rusos ha decrecido en los últimos años, como consecuencia de su emigración a Rusia o a otras repúblicas. Los tayikos (4,7%) y kazakos (4,1%) son las siguientes minorías más numerosas, seguidos por tártaros, karakalpakos, coreanos, kirguís (o kirguisos), ucranianos, turkmenos (o turcomanos) y turcos. Los tayikos se concentran en las antiguas ciudades de Bujara y Samarcanda. Los karakalpakos residen, principalmente, en su región de origen, la República Autónoma de Karakalpakia.
El 64% de la población vive en áreas rurales. Tashkent (con una población de 2.155.000 habitantes, en 2003), su capital, es la ciudad más grande de Asia central y la cuarta ciudad más grande de la antigua URSS. Otras ciudades importantes, que se concentran en la mitad oriental del país, son Samarcanda (361.100 habitantes), Namangan (388.300 habitantes), Andijon (336.500 habitantes) y Bujara (238.800 habitantes). La población del país crece a un ritmo de un 1,75% anual. Los niveles de salud, reflejados en la mortalidad infantil y la muerte por enfermedades infecciosas, son pobres; la esperanza de vida es de 65,4 años. La desecación del mar de Aral y la disminución en la calidad y cantidad del agua para el consumo humano han contribuido al deterioro de la salud de la población en la parte occidental del país.En 2006 el producto interior bruto (PIB) de Uzbekistán era de 17.178 millones de dólares, lo que equivale a 647,30 dólares de renta per cápita (según estimación del Banco Mundial). Aunque Uzbekistán posee varias industrias importantes, la agricultura continúa siendo la base de la economía. La agricultura constituye el 26,1% del PIB y representa el 34% del empleo. El algodón es el principal cultivo (1.171.000 toneladas en 2006); Uzbekistán es el cuarto productor de algodón y el mayor exportador de este producto en el mundo. La república también es el primer productor de seda y pieles de karakul de la antigua URSS. Otros cultivos importantes son trigo, arroz, cebada y una amplia variedad de frutas y verduras. Ya que la agricultura está enfocada al cultivo del algodón, la república depende en gran medida de la importación de alimentos del exterior: el 66% de los cereales, el 30% de la carne, un 25% de la leche y el 50% de las patatas (papas) que se consumen en la república.
La industria supone el 27,4% del PIB y el 20% del empleo. Los principales productos industriales son maquinaria agrícola y textil, tejidos, aviones, gas natural y oro. Los recientes descubrimientos de petróleo en el valle de Fergana han incrementado la producción interior de forma considerable. Aunque en 2004 se produjeron 32.887.475 barriles de crudo, la república todavía depende de la importación de petróleo para hacer frente a las necesidades de su población.
Al igual que otras repúblicas soviéticas, la economía de Uzbekistán ha sufrido como consecuencia de la disolución de la URSS y el deterioro en las relaciones comerciales con otras antiguas repúblicas soviéticas. En 1992, el PIB disminuyó más del 14% y los repuestos de maquinaria, el petróleo y otras importaciones se redujeron notablemente. El gobierno ha retrasado las reformas de libre mercado, por lo que la economía permanece, en gran medida, bajo control estatal. Se ha impuesto el control de precios sobre muchos artículos de consumo y las subvenciones continúan repartiéndose a las empresas y explotaciones agrícolas poco productivas. Se ha limitado mucho la privatización y la propiedad privada no se ha legalizado de forma absoluta. En noviembre de 1993, Uzbekistán introdujo su propia moneda, el somcoupon, para sustituir al rublo ruso. A comienzos de 1994, se estableció una zona de libre mercado entre Uzbekistán, Kazajstán y Kirguizistán.
La vigente Constitución de Uzbekistán fue promulgada el 8 de diciembre de 1992. En virtud de ella, el Estado se define como una república presidencial, laica y democrática. El poder ejecutivo reside en el presidente de la República, elegido por sufragio universal para, en un primer momento, un mandato de cinco años. El presidente, que es también el comandante en jefe de las Fuerzas Armadas, designa al gabinete y a su primer ministro (sujeto a la confirmación de la cámara). El poder legislativo descansa en la Asamblea Suprema (Oli Majlis), inicialmente un órgano unicameral integrado por 250 diputados elegidos para legislaturas quinquenales.
En enero de 2002, aproximadamente el 90% de los votantes dio su aprobación en un referéndum a la ampliación del mandato presidencial a siete años, así como a convertir en bicameral el cuerpo legislativo.