中国沙漠地区的降水不仅少，而且很不稳定，也就是说年变率大。降水的多年平均变率，在中国的南方地区，大部分在15％以下；而在沙漠地区，东部沙区为25％～40％，西部多在40％以上，甚至超过50％。极端年变率差别更大。例如，塔克拉玛干沙漠南部的民丰安迪尔，1966年降水量只有5.0毫米，而1971年却达42.5毫米，相差近10倍。降水的季节分配也很不均匀，主要集中在夏季6～8月；而夏季又往往是集中在少数几天内，有时一两天里的降水竟相当于半年的水量。降水高度集中，就使得连续无降水的干旱期很长。全年最长连续无降水日数，有时可达7～10个月之久，主要出现在秋末至第二年夏初这-段时间；尤其是春旱特别严重，故俗语有“春雨贵如油”之说。
沙漠地区的降水形式，一般以对流性阵雨为主。谈到“阵雨”，常会给人们一种大雨倾盆的印象。然而，沙漠里的这种“阵雨”，是不能同中国江南的暴雨相比拟的。它下雨的时间很短，往往只有几分钟；雨下非常急，雨点粗大如黄豆粒，但雨量却极小。
沙漠地区降水量十分稀少，而蒸发却极为强烈。以多年平均蒸发量来说，一般在2500～3000毫米，有的地区高达4000毫米，超过降水量的十几倍，甚至上百倍。从蒸发量与降水量的比值所反映的干燥度来说，中国东部沙区一般在1.5～4.0；而西部都大于4.0，其中东疆和南疆塔克拉玛干沙漠地区在16.0以上，甚至可高达60，成为全国最干旱的地方。
沙漠地区的植物低矮稀疏，具有干旱地区的特色。为了适应干旱的气候，它们的叶子都缩得小小的，或者变成棒状和刺状，像梭梭和沙拐枣。沙拐枣原生在河西走廊弱水两岸，5月或6月开黄白色的花，飘散着桂花的香气。它是蜜源植物，枣可食，叶子是饲料，树干可作各种器具，是很好的防沙护田树种。有些植物为了减少蒸腾而气孔下陷，角质层加厚；另一些植物营养器官变为肥肉质，以自身储蓄水分。为了抵抗夏天强烈的阳光，很多植物的枝干表面变成白色或灰白色，像白茨、梭梭等。为了吸收沙层里仅有的一点水分，它们的根系特别发达，而且尽量往地下深处伸展，并长出很多的侧根以扩大吸水面积，例如柽柳、骆驼刺、沙拐枣等，它们在地上部分不过三四米高，但它们的主根可达20多米。
2.日照强烈，冷热剧变
中国沙漠地区，干燥少雨，云量少，晴天自然多，日照充足，热量丰富。全年日照时数在2500～3600小时，也就是说，一年中有30%～40％的时间受着太阳光的照耀，这在全国是首屈一指的，相当于四川、云南的两倍。夏季每天日照在14小时以上，冬季也有9小时之多。无霜期一般在150～260天。大于和等于10℃的积温，除呼伦贝尔等一小部分沙地外，一般都在3000～5000℃。太阳年总辐射量大部分在140～170千卡/平方厘米，青海柴达木盆地可达200千卡/平方厘米左右，是全国总辐射量的最高中心之一。
冷热剧变，温差大，首先表现在冬季严寒，夏季酷热，气温的年较差较大。平均年温差一般在30～40℃；准噶尔盆地古尔班通古特沙漠西缘的车排子，1956年曾达到55℃，为全国之冠。绝对年温差常可达50～60℃以上；塔克拉玛干沙漠南部的安迪尔，1967年曾达到过67.2℃。冬季，在蒙古-西伯利亚冷高压控制之下，天气多晴寒而干燥，地面辐射冷却因之加强，致使1月平均气温多在-10℃以下，极端最低气温可超过-30℃，成为全国最冷的地区之一。而在夏季则由于大陆的强烈增温，深居内陆的沙漠地区又成为炎热的中心。7月平均最高气温在34℃以上，极端最高气温超过40℃。如塔克拉玛干沙漠东部的若羌，最高气温为43.6℃，南缘的和田有过46.5℃的最高记录。而有“火洲”之称的吐鲁番，曾3次出现47.5℃的全国最高记录；其炎暑的程度远远超过长江流域著名的三大“火炉”——武汉、南京和重庆。酷热日南京等市为高于37℃，吐鲁番为高于40℃；炎热日均为高于35℃。
夏季白天沙漠里虽然气温很高，但是相对湿度非常低，大都低于30％，有的地方甚至多次出现“零”的记录。高温低湿，热而不闷。此外，日温差大，一般在10～20℃，最大可达40℃以上。白天因空气干燥，万里无云，骄阳似火，直射地面。由于沙漠地表干燥、裸露，颜色浅淡，具有较大的反射能力，反射率估计可达30％，减少了太阳辐射能的吸收量；加之沙子的导热性小，储藏热量的能力很低，所吸收的辐射能集中于沙地表面，促使剧烈增温。因此，沙漠里日出后气温就飞速直升，到了中午，气温常可高到40℃左右；沙面温度更是高热得惊人，多在70℃以上。1974年7月14日下午4时半，在吐鲁番五星乡附近的流沙地上，测得沙面最高温度竟达82.3℃。可是，只要太阳西下，沙面散热就很快，温度迅速下降。1959年5月，沿和田河穿越塔克拉玛干沙漠进行科学考察时，白天测得最高气温40.2℃，而夜里却低到-4.0℃。一昼夜温度变化竟达40多度，真有“一日四季”之变。怪不得群众中流传着这样一句民谚：“早着皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”。是这一地区气温变化剧烈的真实写照。沙漠南部的风沙日常占全年的1/3，最多可达145天。甘肃民勤县1959年风沙日达148天，占全年日数的41％，持续时间最长可达17～48小时。沙漠里既缺少动物的饲料，又缺少雨水，再加上强烈的日晒、高温和巨大的蒸发，使很多常见的动物难于生存，可是却有一些独特的动物在沙漠中生活得很好。生活在沙漠中的动物为了适应干旱环境，在生理上的先决条件是善于保持液体，使水分损失最小，而且能耐饥耐渴。被称做“沙漠之舟”的骆驼就是这样一种具有特殊机体构造的动物，它有储藏养料的驼峰，胃壁上长着许多盛水的小窝，可以储存大量的水分；它又有能反刍的胃，四蹄像个软垫子，不怕沙子摩擦，鼻孔可以随意关闭，挡住风沙；它还有一双很好的眼睛，双眼皮，长睫毛，是抵抗飞沙的门户。骆驼特别能耐饥耐渴，可以几天不喝水，不吃东西。当遇到各种带刺的灌木和干枯了的草本，别的动物不能吃的，骆驼却都能吞得下去，等到休息的时候，曲腿卧下，再把匆忙吞下去的食物顺着脖子反上来，开始从容不迫地倒嚼着，然后咽到第二个胃里去。正由于它具有这样的生理特征，才使它成为沙漠中最好的运输工具。一头骆驼能驮载150～250公斤重物，一天能走30～40千米，因此，不管沙漠地区如何广泛地使用汽车，骆驼仍然保持着它特殊的功用。
3.风大沙多
中国沙漠地区不仅风力较大，而且频繁。当风速为5～6米/秒（相当于3～4级风）左右的时候，沙漠里的沙子就被风吹起来，等于和大于这样的风叫做起沙风。根据一天4次观测统计，大部分沙漠地区的起沙风每年可达300次以上，差不多每天都可以遇到。
沙漠地区各地的风向、风力是与气压分布形势以及大气环流的特征紧密联系着的。正如前面所说的，冬季，中国沙漠的大部分地区是处在蒙古-西伯利亚大陆高压控制下，仅柴达木盆地和塔里木盆地西部是受西风气流的影响。冬季在青藏高原正北，东经96度附近有一条明显的北北东-南南西向的气流；在南疆中部东经83度附近有一个气流辐合区。因此，冬季在辐散线西部的气流，经河西走廊西部，祁连山和天山东段之间的孔道，进入东疆和南疆，形成塔里木盆地东部（尼雅河以东）和河西走廊西部的东北风；辐散线以东为西北风，吹向阿拉善及鄂尔多斯地区。而准噶尔盆地则直接处在蒙古高压向西北伸出的高压脊的西南翼，多为偏东风或东北风。夏季，副热带高压北移，西风盛行带亦随之北进。不过，在近地面部分，西风环流受西天山和帕米尔高原的阻挡而发生偏折，一支通过帕米尔高原的山口进入塔里木盆地西部；另一支由准噶尔西部山地各山口进入准噶尔盆地，直趋东南至河西走廊，形成西北风和西风。至于鄂尔多斯及其以东的地区，则处在来自东南的夏季风的影响下。夏季在河套以西有一条东北-西南向的气流，到8月可向西移到河西走廊；而在塔里木盆地的克里雅河附近同样有一条气流。因此，夏季在克里雅河以东的塔里木盆地东部多盛行东北风；河套以东的地区主要为东南风。塔里木盆地西部、准噶尔盆地、柴达木盆地以及阿拉善高原则处在西北风的作用下。春、秋季是过渡季节，一般说来，春季风向与夏季相似，秋季风向与冬季接近，只是其分布界线略有变动而已。
受上述气压分布形势和大气环流大势的影响，中国沙漠地区在风速的地域分布上具有北大南小的特点，强风区出现于中苏和中蒙国界附近，尤其是一些山隘、峡谷风口地带，风力特大，形成特大风区。如被人们称为“风库”的安西，群众说这里是“一年一场风”；全年平均有80天（最多年份达105天）出现超过8级（风速≥17.2米/秒）的大风。北疆准噶尔盆地西部的准噶尔门的大风更是著名，全年有165天出现大风，最大风速超过40米/秒，能把艾比湖岸上直径2～3厘米的砾石吹起堆成高30厘米的砾波。更惊人的是，在古尔图桥以南9千米处的东岸，风暴卷起河岸上直径1~2厘米的砾石，堆成高5～7米，宽为70米的砾丘，沿河分布达1千米以上。东疆也是著名大风区，克尔碱全年≥8级的大风天数有183天，≥10级的大风天数有100天，≥12级的有20天，瞬时极大风速为45.5米/秒。像这样的大风，在中国东南沿海地区也是罕见的。大风时，狂风怒吼，飞沙走石，毁屋倒墙，拔亩倒树，往往造成人畜伤亡，甚至可吹翻火车，中断交通。正如《三州辑略》风戈壁吟中所描述的：“石飞轻于絮，辎重飘若蓬”。弱风区则位于较闭塞的盆地（或低地）和不同风系的交会处。如宁夏平原、河西走廊的东段和塔里木盆地中部等地。至于风速的年变化，中国沙漠地区一般以春季和初夏风速最大，这与该季冷锋和高空槽过境较多，以及环流加强有关。另外，春季是冷暖气团的交替季节，这时冷暖平流作用较盛，各地区之间很容易产生较大的气压梯度，因而风速增大。
沙漠地区风力较大，在风季风速大到5~6级以上是经常见到的；加上地表大部为疏松的沙物质，易受风力吹扬造成风沙弥漫。风沙日一般在20～100天左右，特别是在植被稀疏的流沙地区更是频繁。塔克拉玛干沙漠南部，风沙日常占全年的1/3。如且末最多可达145天；在腾格里沙漠边缘的民勤，1959年风沙日达148天，占全年日数的41％，其中3～6月风沙日高达全月的1/2以上，持续时间最长可达17～48小时，一般在10小时以上。风大时往往形成沙暴（沙暴是由于风速大，吹起地表沙土，使能见度大大降低，视度≤1000米的天气现象），滚滚灰黄色的沙尘被卷上高空，形成一幅巨幔，遮蔽了整个地平面和半个天空，昏暗无光，以致“对面闻声不见人，白天屋里要点灯”。
中国沙漠地区的气候，干旱少雨，降水极不稳定，尤其是春季非常干旱、寒冷和风大，这对农业生产、植物生长和造林等都带来不利的影响。但是，任何事物从来都是一分为二的，有不利之处，也会有有利的一面。由于降水稀少，土壤在发育过程中很少受到淋溶的损失，因而矿物质比较丰富；再加上沙漠地区日照长，阳光充足，如能得到适当的水源，并加以人工灌溉，沙漠地区反而能够得到比一般土地更高的产量。青海的柴达木和新疆的塔里木、吐鲁番就是中国小麦和棉花的高产区。夏季日照长，白天高温且昼夜温差大，有利于作物营光合作用和高糖分的积累，为瓜果的生长发育提供了十分优越的条件。驰名中外、早已脍炙人口的吐鲁番哈密瓜、葡萄和白兰瓜等，都产于沙漠地区。
沙漠地区强烈的太阳辐射、充裕的日照，也为太阳能的利用提供了优越条件。太阳能是一种取之不尽、用之不竭，又没有污染的自然能资源。可利用太阳灶将阳光聚焦作为高温热源，用来烧开水、煮饭。一种抛物面聚光式太阳灶，锅底温度可达摄氏400～800度，一般30分钟左右就可烧开5～8斤水。一个直径2.5米的聚光灶，成本35～40元，使用寿命在10年以上。这对于缺乏烧柴的沙漠地区来说，可以大大节省燃料，是很有实用价值的。此外，还可以利用太阳能发电；用太阳光热水器把水加热，供太阳能淋浴室使用；利用太阳能蒸馏器，蒸馏淡化沙漠里的咸水；又可利用太阳能制成冷气，调节室内空气，使室内凉爽宜人等等。
沙漠地区风大，虽然有大的破坏力，对经济建设和人民生活带来不少危害。但是，值得注意的是大风所携带的能量也多，只要风速提高1倍，风的能量就提高8倍。所以大风也是一种能源。特别是由于沙漠地区风力集中在风季，为风能利用提供了有利条件，能够比其他年平均风速一样的地区得到更多的能量。即使在年平均风速不大的地区，也能提供相当大的风能。中国是世界上最早利用风能的国家。在1700多年前，辽阳三道壕东汉晚期的汉墓壁画上，就已经出现了风车；明代开始应用风力水车灌溉农田，并出现了用于农副产品加工的风力机械。通过风车的工作，把风能利用起来，化风力为动力，用于提水，供给沙漠造林、种草及农田的灌溉和牲畜饮水；还可建立风力发电站，直接供给当地居民的生活用电及带动小型电动机械，进行农副产品的加工等。风力发电机最大优点是一次投资建成后，除了一些经常维修费用外，发动机本身不消耗任何液体的或固体燃料。
风能与太阳能一样，到处都有，不用到地下去开采燃料，取之不尽，用之不竭。因此，人们称它们为“蓝煤”。风能的利用，可以把沙漠地区的祸患变为造福的泉源。
沙漠地区的地貌形态
有的人说，沙漠的地表形态就像海边或河岸的沙滩那样，只不过面积大一些罢了。或者认为，沙漠就是一片茫茫无边、毫无变换的沙丘，单调而乏味。其实，中国沙漠的风成地貌形态还是多种多样和饶有趣味的。
风力对地表物质的吹蚀、搬运和堆积，所形成的各种地貌形态，统称为风成地貌。