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33万多平方公里，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。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三点：
（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，而且还有着中国其它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。