沙漠環境具有以下顯著特徵：
極端的高溫與強烈的溫差。沙漠地區通常非常炎熱，夏季的最高氣溫可能超過40℃，地表溫度在強太陽輻射下可達到75℃左右，夜間溫度可迅速下降至10℃以下，造成一天之內最大溫差可達30℃甚至更高。
乾旱缺水。沙漠地區年降水量極低，多數沙漠年降水量在250毫米以下，例如塔克拉瑪乾沙漠腹地年降水量只有10毫米左右，這種極端乾旱的氣候導致沙漠中河流和湖泊罕見。
風沙活動頻繁。沙漠中經常有大風和沙塵暴，風速有時可達40m/s，大風日數占全年風日數的70%~74%，造成沙粒在空中飛舞，形成沙暴。
生物種類稀少。由於惡劣的環境條件，沙漠中生物種類稀少，植物主要是一些耐旱的種類，如仙人掌、灌木等，動物主要是些對環境適應能力強的種類，如蠍子、老鼠、蛇、蜥蜴等。
除了上述特點外，沙漠在某些地區也會有泉水、草場，甚至有湖泊和溪流，在水分條件較好的地方，植物會叢生，並可能形成一片一片蔥蘢的綠洲。