中国沙漠自西而东分布在不同的自然地带，由于所处的自然条件不同，各个沙漠的特征出现明显的地域分异。以沙丘的植被固定程度为例，西部（贺兰山以西）干旱荒漠地带，除准噶尔盆地降雨稍多，植被较好，沙漠中大部分为固定和半固定沙丘外，其余沙漠都以流动沙丘占绝对优势；而内蒙古东部和东北平原西部干草原地带的沙地，则以固定和半固定沙丘为主，流动沙丘只零星分布在沙漠边缘植被被破坏的地方。也就是说，自西向东流沙逐渐减少，固定、半固定沙丘逐渐增多。
塔里木盆地的沙漠
新疆南部的塔里木盆地是中国最大的内陆盆地，这里气候极端干燥，年降水量大部分在50毫米以下，干燥度在16～64以上。盆地内的自然景观分布呈现显著的环状特征，即盆地边缘为山地，山地内为山前洪积、冲积扇所形成的戈壁，盆地的中央则为著名的塔克拉玛干沙漠，面积有33万多平方千米，占全国沙漠（不包括戈壁）面积的47％，是中国最大的沙漠，也是世界上仅次于阿拉伯半岛上的鲁卜哈利沙漠，面积占第二位的流动性沙漠。介于北纬36°50′～41°10′，东经77°40′～88°20′。位于中国最大的内陆盆地新疆塔里木盆地的中部，北为天山，西为帕米尔高原，南为昆仑山，东为罗布泊洼地，面积达33.7万平方千米。气候极端干旱，年降水量仅10～60毫米，而沙漠内部年降水量却超过80毫米，高于沙漠边缘的绿洲。热量资源在中国各沙漠中占第1位，10℃以上的活动积温一般在4000～5000℃，无霜期180～240天，年日照时数可达3000～3500小时。沙漠以流沙占绝对优势，占整个沙漠面积的85％，且沙丘高大，除边缘外，一般均在50～100米以上。沙漠与戈壁之间，或沙漠边缘的河流沿岸等地，分布有片片绿洲，是新疆重要的农业地区之一。
塔克拉玛干沙漠显著的自然特色有3点：
1.流动沙丘占绝对优势。在塔克拉玛干沙漠本部，除了西部的麻扎塔格等山，中南部的北民丰隆起高地等少数地方没有被沙丘所覆盖外，全为沙丘所分布。其中流动沙丘占85％，只有在沙漠边缘和深入沙漠中的河流沿岸分布有以红柳沙堆为主的固定、半固定灌丛沙堆。
2.沙丘高大，形态复杂。沙丘内以裸露的巨大沙丘为主，一般高度在100～150米，也有200～300米；其中高度在50米以上的沙丘，占全沙漠流动沙丘总面积的80％。沙丘形态极为复杂，不仅有中国其他沙漠中常见的各种形态的流动沙丘，而且还有着中国其他沙漠中所少有的各种特殊形态的沙丘。如沙漠的东半部和沙漠西部麻扎塔格山南北地带，主要分布有延伸很长的巨大复合型沙丘链；沙漠中部东经82°～85°之间和沙漠的西南部，主要分布有复合型纵向沙垄；沙漠南部邻近山岭的地带发育有金字塔沙丘。此外，沙漠北部塔里木河老河床以南，还可见有高大的穹状沙丘。
3.塔克拉玛干沙漠虽以流动沙丘为主，但是，在深入沙漠内部的河流沿岸，沙漠边缘的洪积、冲积扇前缘地带，还分布有大面积的荒地，生长着茂密的天然胡杨林和红柳灌丛，成为沙漠中的“天然绿洲”。所以，塔克拉玛干沙漠绝对不是过去有人所描绘的那样“只有一片茫茫流沙”，“在沙漠中心没有植物，也没有野兽，甚至连飞鸟虫豸都没有，完全是一片寂静得可怕的地方”，而是有着开发利用的潜力。
自然特征干旱河床遗迹几乎遍布于塔克拉玛干沙漠，湖泊残余则见于部分地区（如沙漠的东部等）。沙漠之下的原始地面是一系列古代河流冲积扇和三角洲所组成的冲积平原和冲积湖积平原。大致北部为塔里木河冲积平原，西部为喀什噶尔河及叶尔羌河三角洲冲积扇，南部为源出昆仑山北坡诸河的冲积扇三角洲，东部为塔里木河、孔雀河三角洲及罗布泊湖积平原。沉积物都以不同粒径所组成的沙子为主，沙漠南缘厚度超过150米。在沙漠2～4米、最深不超过10米的地下，有清澈丰富的地下水。沙漠中某些河床沿岸及冲积扇缘分布有以胡杨、红柳等为主的天然植被，形成沙漠中零散状断续分布的“天然绿洲”，如和田河及克里雅河下游等地。
塔克拉玛干沙漠除局部尚未为沙丘所覆盖外，其余均为形态复杂的沙丘所占。沙漠东部主要为延伸很长的巨大复合型沙丘链所组成，一般长5～15千米，最长可达30千米。宽度一般在1～2千米，落沙坡高大陡峭，迎风坡上覆盖有次一级的沙丘链。丘间地宽度为1～3千米，延伸很长，但为一些与之相垂直的低矮沙丘所分割，形成长条形闭塞洼地，其间有沮洳地和湖泊等分布。沙漠东北部湖泊分布较多，但往沙漠中心则逐渐减少，且多已干涸。沙漠中心东经82°～85°和沙漠西南部主要分布复合型纵向沙拢，延伸长度一般为10～20千米，最长可达45千米。金字塔状沙丘分布或成孤立的个体（如于田、民丰间），或成串状组成一狭长而不规则的拢岗（如且末、民丰间）。沙漠北部可见高大弯状沙丘，西部及西北部可见鱼鳞状沙丘群。塔克拉玛干沙漠地表景观塑造的现代营力是风，在风作用下沙丘移动。根据沙丘运动速度可分为：①慢速的前移值为小于1米/年，如沙漠内部广大地区。②中等速度的前移值为1～5米/年，如沙漠西部与北部等地。③较快的前移值为6～10米/年，如沙漠的西南与东南部等。④很快的前移值为大于10米/年，最大可在40米/年以上，如叶城皮山之间、且末若羌间、山前沙砾平原上的沙丘等。景观区塔克拉玛干沙漠虽以流沙为主，但仍可划分为：①具有风蚀雅丹和沙丘覆盖的罗布泊、孔雀河、塔里木河下游河湖平原。②流沙沙丘与灌丛沙堆覆盖的阿尔金山-昆仑山山前洪积、冲积平原。③剥蚀低山与复合型沙丘覆盖的麻扎塔格北部平原。④复合型沙丘覆盖的倍尔库姆。⑤灌丛沙丘及流动沙丘覆盖的塔里木平原。⑥具有“河谷天然绿洲”与高大沙山覆盖的塔克拉玛干中部三角洲平原。⑦高大沙山覆盖并有湖泊残余的塔克拉玛干东部平原。1983年以来的地质勘测表明在茫茫大沙漠下，水、油、气资源蕴藏十分丰富。1992年建成北起轮南，南达塔中，全长346千米的塔克拉玛干沙漠公路。
准噶尔盆地的沙漠
北疆的准噶尔盆地的中央为古尔班通古特沙漠，是中国第二大沙漠。位于准噶尔盆地的中央，面积4.88万平方千米。由4片沙漠组成，西部为索布古尔布格莱沙漠，东部为霍景涅里辛沙漠，中部为德佐索腾艾里松沙漠，其北为阔布北-阿克库姆沙漠。这里虽然也属于干旱荒漠地带，但是由于盆地周围的山地封闭不很严密，特别是西部和西北部有许多山口，较为湿润的西风可以从这里长驱而入。因此，降水不像南疆塔里木盆地那样稀少，年降水量可达70～150毫米，冬季并有积雪，稳定积雪日数一般在100～160天，最大积雪深度多在20厘米以上，所以沙漠内部植物生长较好，沙丘上广泛分布着以白梭梭、梭梭、嵩属、蛇麻黄和多种一年生植物为主的小乔木沙质荒漠植被。植被覆盖度在固定沙丘上可达40％～50％，半固定沙丘上也在15％～25％之间，它是中国面积最大的固定、半固定沙漠，是优良的冬季牧场。
沙漠内部的沙丘形态主要是树枝状沙垄，一般高度为10～50米不等。
沙垄的排列明显地受着风向的影响，有着地区上的差异：沙漠西部多作西北-东南走向；广大沙漠的中部和北部，大致作南北走向；沙漠东部转为西北西-东南东走向。在沙漠的西南部还分布有固定和半固定的沙垄蜂窝状沙丘和蜂窝状沙丘。流动沙丘主要在沙漠东北部的阿克库姆和沙漠东南部霍景涅里辛沙带的最东端，多属新月形沙丘和沙丘链。
沙漠中风沙土广泛分布。沙漠南缘平原上发育灰棕漠土，1949年后已大量开垦。人为活动破坏了天然植被，造成沙漠边缘流沙再起和风沙危害。沙漠西缘有甘家湖梭梭林自然保护区，为中国唯一以保护荒漠植被而建立的自然保护区。在准噶尔盆地西北部有大型盐矿，年产原盐40万吨。
此外，在准噶尔盆地的乌苏精河，及西北部额尔齐斯河南北两侧的布尔津、哈巴河和吉木乃，还有小片沙漠。额尔齐斯河南北两侧的沙漠，多分布在山麓洪积倾斜台地和山前起伏的山麓斜坡上。由于地势较高，且受河谷地带冬季大风的强烈吹刮，积雪较少，致使早春借融雪来繁殖的一些植物不能生长，而要求水分条件较好的灌木也难以生存，因此形成大片裸露的流动沙丘，主要是新月形沙丘和沙丘链，一般高10～20米。个别高者可达50～100米。在天山山地的伊犁河谷中，也分布有流动的沙丘链和固定的灌丛沙堆。
柴达木盆地的沙漠
柴达木盆地是青藏高原东北部的一个巨大内陆盆地，位于青海省的西北部。盆地海拔2500～3000米，是中国沙漠分布最高的地区。干旱程度由东向西增大，东部年降水量在50～170毫米，干燥度2.1～9.0；西部年降水量仅10～25毫米，干燥度在9.0～20.0。盆地中呈现出风蚀地、沙丘、戈壁、盐湖及盐土平原相互交错分布的景观。
风蚀地貌发育广泛，占盆地内沙漠面积的67％。主要分布在盆地西北部，东起马海、南八仙一带，西达茫崖地区，北至冷湖、俄博梁之间的范围内。那里由第三系的泥岩、粉砂岩和砂岩所构成的西北-东南走向的短轴背斜构造非常发育，岩层疏松，软硬相间。风向与构造走向一致，也是西北方向，强烈的风蚀作用形成了排列方向大致与风向相同的风蚀长丘和风蚀劣地。有一些褶曲隆起的穹形丘陵上也广泛分布有这种风蚀地貌。
这里的沙丘分布比较零散，并多与戈壁交错分布于山前洪积平原上，其中比较集中的是在盆地西南部的祁曼塔格山、沙松乌拉山北麓等地，形成一条大致呈西北-东南向的断续分布的沙带。北部花海子和东部铁圭等地也有小面积的分布。沙丘多为流动的新月形沙丘、沙丘链和沙垄，一般高5～10米；高大的（20～50米）复合型沙丘链也有分布，但面积很小。固定、半固定的灌丛沙堆，则散布在洪积平原前缘潜水位较高的地带。
阿拉善地区的沙漠
阿拉善地区的沙漠，包括河西走廊以北，中蒙边境以南，弱水（额济纳河）以东，贺兰山以西的广大地区。它是中国沙漠分布较多的一个地区。这里气候干旱，年降水量在50～150毫米，甚至在50毫米以下，干燥度为4～12，属于干旱荒漠地带。区内地势大致自南向北倾斜，呈高原形式，但其间仍有不少起伏山岭，把高原分隔成若干个宽广的盆地，一些大沙漠就位于这些盆地内。