中国第2大沙漠。介于北纬44°5′～46°50′，东经84°50′～91°20′。位于准噶尔盆地的中央，面积4.88万平方公里。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。

　　准噶尔盆地属温带干旱荒漠。年降水量70～150毫米，冬季有积雪。降水春季和初夏略多，年中分配较均匀。沙漠内部绝大部分为固定和半固定沙丘，其面积占整个沙漠面积97％，形成中国面积最大的固定、半固定沙漠。

　　固定沙丘上植被覆盖度40～50％，半固定沙丘达15～25％，为优良的冬季牧场。沙漠内植物种类较丰富，可达百余种。植物区系成分处于中亚向亚洲中部荒漠的过渡。

　　沙漠的西部和中部以中亚荒漠植被区系的种类占优势，如白梭梭、苦艾蒿、白蒿、囊果苔草和多种短命植物等；在沙漠东部和南部边缘，亚洲中部植物区系种类较多，如梭梭、蛇麻黄、花棒等。古尔班通古特沙漠的梭梭分布面积达100万公顷，在古湖积平原和河流下游三角洲上形成“荒漠丛林”。

　　沙漠的沙粒主要来源于天山北麓各河流的冲积沙层。沙漠中最有代表性的沙丘类型是沙垅，占沙漠面积的50％以上。沙垅平面形态成树枝状。其长度从数百米至十余公里，高度自10～50米不等，南高北低。在沙漠的中部和北部，沙垅的排列大致呈南北走向，沙漠东南部成西北—东南走向。在沙漠的西南部分布着沙垅-蜂窝状沙丘和蜂窝状沙丘，南部出现有少数高大的复合型沙垅。

　　流动沙丘集中在沙漠东部，多属新月形沙丘和沙丘链。沙漠西部的若干风口附近，风蚀地貌异常发育，其中以乌尔禾的“风城”最著名。

　　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。