沙漠也会下雨。沙漠地区，气候干燥，雨量稀少，年降水量在250毫米以下，有些沙漠地区的年降水量更少至10毫米以下（如中国新彊的塔克拉玛干沙漠），但是偶然也有突然而来的大雨。沙漠地区的蒸发量很大，远远超过当地的降水量；空气的湿度偏低，相对湿度可低至 5% 。
沙漠里偶尔也会下雨，下起来常常是暴风雨。撒哈拉沙漠曾经有过在3个小时内降水44毫米的记录。这种时候，平常干的河道会很快充满水，容易发洪水。
虽然沙漠内部少下雨，沙漠常从附近高山流出的河流进水。这些河流一般带着很多土，在沙漠里流了一两天的距离就干了。世界上只有几条大河流通沙漠，如埃及的尼罗河，中国的黄河，和美国的科罗拉多河。
气候变化颇大，平均年温差一般超过摄氏30度；绝对温度的差异，更往往在50度以上；日温差变化极为显著，夏秋午间近地表温度可达60度至80度，夜间却可降至10度以下。
沙漠地区经常晴空，万里无云，风力强劲，最大风力可达飓风程度。热带沙漠成因：主要受到副热带高压笼罩，空气多下沉增温，抑止地表对流作用，难以致雨。
若为高山阻隔、位处内陆、或热带西岸，均可以形成荒漠。例如澳洲大陆内部的沙漠，就是因为海风抵达时，已散失所有水其而形成的。有时，山的背风面也会形成沙漠。
