东西走向的山脉是中国山脉中最主要的一类。除了十分明显的天山—阴山、昆仑山—秦岭和南岭外，一般把西部地区其他一些雄伟高大的山脉，如喜马拉雅山、冈底斯山和喀喇昆仑山等也归属于这一类型。
1.天山和阴山
天山是横亘于亚洲中部的巨大山系，东西绵延共达2 500公里。横贯于中国新疆中部的天山山脉东西长约1500公里，把新疆分隔为准噶尔和塔里木两大盆地。天山由若干条大致东西平行的山脉组成，海拔一般都在3 000～5000米左右。天山山脉断层很多，许多山岭都由断层作用上升造成，如博格达山就是一个典型的地垒，平均海拔4 000米以上，主峰博格达峰，海拔5 445米， 3 800米以上有现代冰川。在山脉中间夹着一连串的断块陷落盆地，著名的如西段的伊犁谷地和东段的吐鲁番盆地。吐鲁番盆地的湖面比海平面还低154米，其中艾丁湖（意为日光湖）的最深处在海平面以下283米，面积124平方公里，是世界上著名的低地之一。
天山西部高耸，主峰汗腾格里峰海拔 6 995米。东段较低，有许多山口成为南疆到北疆的交通要道，如乌鲁木齐和吐鲁番之间的达坂城隘口，自古以来就是交通咽喉，现在的兰新铁路也是在这里通过。从乌鲁木齐再往东去，山脉就逐渐淹没在沙漠里。由于受到北冰洋来的气流的影响，天山北坡的气候比南坡湿润。山顶上的积雪和冰川是山下绿洲农业灌溉的天然水库，山腰有茂密的云杉林带，林带以上有宽阔的草地，是夏季的好牧场，林带以下的背风谷地则是优良的冬季牧场。
天山山脉向东延伸到甘肃和合黎山、龙首山等河西走廊北侧山地相连接，但这些山岭都是时断时续，山势也较低，到内蒙古自治区中部就称为阴山。
阴山山脉海拔只有 2 000米左右，比天山低得多，但它却高出南面的河套平原千余米。所以从河套平原仰望阴山，山势十分雄伟，犹如天设的屏障，但入山北行四五十公里即山势渐平，逐渐没入蒙古高原。阴山山脉实为蒙古高原掀升的边缘，同时也是过去游牧区域和耕种地带的分界线。
天山和阴山从地质历史来看，都是非常古老的山脉，只因多次造山运动的影响，山地多次断裂上升，所以直到现在山势仍然巍峨。尤其是天山山脉，一座座高峰插云，山顶白雪皑皑，冰河悬垂；山腰森林成片，绿草如茵；山脚流水淙淙，一块块绿洲繁花似锦，是新疆维吾尔自治区重要的农牧业生产基地之一。
2.昆仑山和秦岭
昆仑山成弧状环列在青藏高原的北缘，西起帕米尔，向东一直延伸到四川盆地后与秦岭相接，然后再隐隐约约延伸到黄海之滨，潜越过大海后又在日本本州出现，叫做“中国山脉”。这列山脉，在地球的相同纬度上（包括大洋中）都有它的踪迹可寻见，所以说基本上是个环球的构造带。
在中国，昆仑山长约 2 500公里，是亚洲最长的东西向山脉，号称“亚洲脊柱”。昆仑山北坡有许多断层，直降到海拔1000米的塔里木盆地，山势异常峻巍；南坡因青藏高原海拔已达5 000米，所以山岭顶部比较平坦。但7 000米以上的高峰也不少，大都分布在西部。山的西段还有许多冰川，远望昆仑，恰似横卧云彩间的银色玉龙。海拔7555米的慕士塔格峰（藏语即“冰山之父”的意思），位于喀什西南，耸立在帕米尔高原的冰峰之中。昆仑山的东段，由于气候十分干旱，故冰川也不发育。
昆仑山向东延伸，可以分为三支：一支叫阿尔金山，东延为祁连山；一支为祁曼塔格山；一支为可可西里山，东延为巴颜喀拉山。阿尔金山—祁连山组成青藏高原的北部边缘。祁连山位于甘肃河西走廊南面，一般海拔也在4 000米以上。“祁连”为蒙古语“天”的意思，因为从酒泉或张掖南望祁连山，陡峭拔立，峻巍极天，由此得名。巴颜喀拉山则是黄河和长江的分水岭，每年开春以后，强烈的阳光照射下的高山冰雪开始融化，雪水汇成一股股清澈的溪流，滋润着西北部干燥的土地，补充着长江与黄河的水流。昆仑山的冰雪是人们取之不尽、用之不竭的宝贵资源。
秦岭横贯中国中部，东西长约1500公里，宽自数十公里至三四百公里不等，最宽处位于黄河、渭河与汉水之间，平均宽度约300公里，一般趋势是愈往东愈狭窄，山岭的高度也是愈东愈低，至苏皖边界已成为仅高出地面40～50米的低丘，再往东便没入冲积平原。
广义的秦岭包括好几条山脉，除秦岭本身外，还包括西面的岷山，东面的伏牛山，南面的米仓山、大巴山和武当山等。在陕西境内的一段是秦岭的主体，平均海拔2 000～3 000米，最高峰太白山海拔 3 767米。东部较低，著名的华山海拔也只有1997米。
秦岭北坡是一条极大的断层，秦岭循着断层上升，而渭河谷地则循断层下降。站在西安一带平原上远望秦岭山脉，只见山岭自西向东排列十分整齐，崖陡壁峭，巍然突起，宛如一道城墙横立在中国的腹部。冬季，它阻挡着西北风南下，使秦岭以南少受寒冻；夏季，它截断了东南风带来的云雨，使秦岭以北变得比较干燥。因此秦岭成了中国南北之间的一条重要的地理界线；岭北一般为暖温带和温带作物区，岭南则有柑桔、茶叶等亚热带作物；南坡的河流源远流长，北坡的河流大多短小，形成明显的对照。在中国的地理区划上，华北和华中大致也是以秦岭为分界线的。