火焰山景区分为地下景观和地面景观两部分，走进景区大门，一般是先进到地下景观区。地下景观区建筑面积9000平米，它包括西游文化长廊、火焰山地理文化厅、高昌历史名人厅、巨型温度计展示厅、国家领导人留影展厅及酒吧、休闲购物中心等。地下景观区的核心是地宫，进入地宫的通道，就是“西游文化长廊”，长廊长50米、宽6米，两壁有24幅取材《西游记》的浮雕，生动的再现了唐僧师徒西天取经的艰辛，经过九九八十一难，终于到达西天取得真经修成“正果”。
长廊尽头，就是圆形地宫，地宫又分为内外两圈，外圈里有地理文化厅、高昌名人厅、国家领导人留影展厅及酒吧、休闲购物中心等。地理文化厅用火焰山微缩沙盘展示了火焰山的地形地貌，四周墙面用壁画、浮雕、文字系统地介绍了吐鲁番地区的风土人情及地理文化。
地理文化厅的北面，是高昌名人厅，里面展示有14尊人物雕塑，这些人物有中国人，也有外国人，他们都对高昌做出过历史贡献，如高昌国国王鞠伯雅、唐代高僧玄奘、吐鲁番回鹘王国农学家鲁明善、北宋旅游家王延德、明朝外交家陈诚等。还有唐代边塞诗人岑参，他于天宝八年（749年）来到西域，在北庭和西州（高昌）生活期间，写下了十多首有关吐鲁番火焰山的诗篇，其中一首是这样写的：“火山突兀赤亭口，火山五月火云厚。火云满山凝未开，飞鸟千里不敢来。”
此外，该厅还介绍了一些曾经到过高昌的外国人，他们有的是来这里进行科学考察和考古发掘，有的则是来这里大肆窃掠资源和文物。其中有一幅九世纪的“龙腾图”，出自吐鲁番柏孜克里克石窟，图中描绘群山密林中有一池碧水，烟波浩渺，游龙腾跃，显示出艺术家高超的绘画技艺，可惜当年被掠，现存德国柏林。
在地宫内圈的中心，高高伫立着一根巨大的温度计，这根落成于2004年8月16日的立体造型温度计，名叫“金箍棒”，曾获大世界吉尼斯之最。
巨型温度计直径0.65米，高12米，温度显示高5.4米，可以实测摄氏100度以内的地表温度、空气温度。
环巨型温度计的墙壁，高达4米，墙壁的浮雕，描绘了孙悟空大闹天宫及孙悟空被太上老君关入炼丹炉并蹬翻炼丹炉炭火形成火焰山的系列故事。 地宫里装有空调，感觉还挺舒服，可一从地宫西面走上地面，顿时感觉深陷火炉，周身犹如炙烤。抬眼望去，眼前这座赭红山就是火焰山的主峰——海拔851米的胜金峰。火焰山重峦叠嶂、连绵起伏的山势，纵横交错、蜿蜒曲折的褶皱，在阳光的直射下，就像热浪滚滚，加之山体表面寸草不生，70℃以上的地温和灼烈阳光照射在裸露的红色沙岩上，更像熊熊烈焰在燃烧，因此南北朝时就被称为“赤石山”，唐代则称“火山”，从明朝初年开始，正式称为“火焰山”，而吐鲁番也因此被称为“火洲”。
地面景观区北面，有孙悟空、铁扇公主及牛魔王的大型铜雕，其造型出自《西游记》中唐僧取经路过火焰山、孙悟空三借芭蕉扇的神话传说：
唐僧师徒四人来到八百里火焰山，唐僧望着熊熊大火打坐求佛祖保佑，猪八戒直喊热，沙和尚则垂头丧气，白龙马热得现了原型，只有孙悟空跳在云端，四下探望，寻思扑灭大火之法。铁扇公主看到唐僧师徒被困在火焰山，把芭蕉扇藏在身后，就是不借给悟空。铁扇公主不借芭蕉扇，打斗一触即发，牛魔王骑着金睛兽怒目而视，随时准备参加战斗。传说，当年孙悟空大闹天宫时，被太上老君丢进八卦炼丹炉，用三昧真火炼了七七四十九天，当煽火童子打开炼丹炉时，已炼成火眼金睛的孙悟空一脚蹬倒炼丹炉，两个煽火童子惊恐万状，金丹散落一地，有几块火炭从天而降，恰好落在吐鲁番，就形成了火焰山。 在地面景观区的南面，就有关于这段传说的雕塑，据说，炼丹炉底座的灰烬，至今还能烤熟鸡蛋。
其实，整个火焰山景区造型就是一座直径20多米的炼丹炉，围绕丹炉一周，还有8个栩栩如生的扇火童子，身在地宫，可以体会当年孙大圣被关在炼丹炉内遭三昧真火煅炼的感觉，置身地表，则让人感觉火焰山的热气就是炼丹炉散发出来的，这种形象设计可谓别具创意。
