Зона пустынь покрыта типичной растительностью — эфемерами, ксерофитными полынями, солянками и другими, произрастающими на бурозёмах и серозёмах. Она также делится на северную и южную подзоны.

Северная подзона пустыни (настоящая, полынная, пустыня) занимает северную часть Туранской низменности и широкую полосу предгорий Тянь-Шаня и Джунгарского Алатау. Сюда входит юго-восточная часть Гурьевской обл., северо-западная часть Каракалпакии, северная часть Кзыл-Ординской области, южная часть Карагандинской обл., Джамбулская область, северная и западная части Алма-Атинской области и Талды-Курганская область.

Кроме Каспийского моря, на западе в районе имеется ряд крупных водных бассейнов: Аральское море, озеро Балхаш и др.

Почвы чрезвычайно разнообразны, преобладают серозёмы. К северу от Аральского моря (в районе Аральска и Ново-Казалинска) значительные площади занимают пески. По пониженным местам распространены лугово-солончаковые почвы, местами — солонцы.

Растительность пустынного типа — ксерофитная с преобладанием полыни (сборный вид — приморская полынь), местами в смеси с различными полукустарниковыми солянками; в речных долинах (тугаях) кустарниковые заросли из колючих кустарников (лоха, чемыша), а на более влажных местах — заросли кустарниковых ив и тополей.

Южная подзона пустыни (эфемерная пустыня) занимает часть Туранской низменности с обширными песчаными пустынями Каракумы и Кызылкум: включает большую часть Туркмении, южную часть Каракалпакии, южные части Узбекистана и Казахстана.

Климат резко пустынный — с очень жарким летом и довольно суровыми зимами. Летний максимум температуры от + 45 до +50 °C; абсолютный минимум температуры —20 °C, а местами достигает —30 °C. Годовое количество осадков 150-200 мм. Почвы — солонцеватые серозёмы и пески.

В песчаных пустынях на полузакреплённых бугристых и бугристо-грядовых песках характерно распространение песчаных кустарников — многочисленных видов джузгуна, кустарниковых астрагалов, амодендрона, эфедры, саксаула белого. По обширным впадинам среди песков, а также по древним террасам больших рек обширные площади занимают заросли саксаула чёрного и белого.