黄河河套以南，长城以北的鄂尔多斯地区，在自然地带上处于温带荒漠和干草原的过渡地段，西部干燥度为2.0～2.8，东部减为1.6～2.0。
（1）库布齐沙漠位于黄河以南的鄂尔多斯高原北部边缘，除东部有一小部分位于干草原带外，绝大部分为半荒漠地带。沙漠的东部有发源于高原上的几条季节性河流自南向北穿过，使沙漠显得比较零散；沙漠的西部没有河流切穿，比较完整。库布齐沙漠中流动沙丘居绝对优势，占整个沙漠面积的80％，以沙丘链和格状沙丘为主，一般高度为10～15米，少数也可达50米。沙漠北部的黄河河谷平原上，还分布有一些零星低矮（3米以下）的新月形沙丘和沙丘链。固定、半固定的灌丛沙堆仅分布在沙漠边缘，尤以南部边缘最多，高度不大，多在5米以下。
（2）位于长城以北的陕西北部、内蒙古伊克昭盟南部的毛乌素沙地，情况就很不相同，这里年降水量较多，西北部250毫米左右，东南部更可达400～440毫米，因而地表水和地下水都比较丰富，有几条较大的河流（如无定河等）纵贯本沙地的东南部流入黄河。沙漠内部还分布有众多的湖泊，虽然大部分是苏打湖（如察汗淖、巴彦淖、纳林淖等）和含氯化物湖（如盐池等），但也有淡水湖分布（如刀兔海子等）。这些湖泊水位的升降和降水量有着密切的关系，雨季水位升高，旱季水位逐步下降，湖面缩小。地下水也相当丰富，丘间低地一般埋深1～3米，个别仅0.5米，水质良好。在毛乌素沙地还可经常见到不少由沙区泉水汇集而形成的河流，这些泉水从沙丘下伏基岩的接触面之间流出，成为沙区旱季水源的主要补给者。泉水补给所占的比重，榆林河（榆溪河）可达86.2％，秃尾河为69％，而海流兔河高达92％。这些都说明了毛乌素沙地水分条件较为优越。
水分条件较优越，植物生长良好，特别是一些湖盆滩地和河谷地带，生长有旺盛的沼泽性灌丛——柳湾林。它由蒙古柳、沙柳和酸刺三种主要灌木组成，成为毛乌素沙地中的特殊景色。沙丘上也普遍生长油蒿等植物。所以，毛乌索沙地的固定、半固定（当地称为“巴拉”）沙丘的面积较大。沙丘的形态主要是梁窝状沙丘和抛物线形沙丘。流动沙丘在沙地的东南部较多，与固定、半固定沙丘往往交错分布，大多是新月形沙丘链，高度 5～10米，也有高 10～20米的。
毛乌素沙地是中国沙漠中自然条件较好，农牧业利用较多的一个重沙区。