Зима по сравнению с летом довольно суровая. Средняя температура января в полупустынях —20... — -25°С, в пустынях —12 ... —16°С. В отдельные годы наблюдаются морозы до —30°С. Холода наступают в октябре, отрицательная температура держится в полупустынях в течение пяти месяцев, в пустынях не более четырех месяцев, а в южных районах только один месяц (январь). Зимой в пустынях дуют северо-восточные, холодные ветры. Снеговой покров невелик. Так, например, в полупустынях его максимальная высота (в феврале) не превышает 10 см.

После зимней стужи наступает короткая весна. В это время повышается уровень воды в реках за счет осадков и таяния снега и льдов в горах. Вся территория покрывается ярким ковром цветущих растений-эфемеров (злаки, осоки, тюльпаны, ирисы, маки). К середине весны эта растительность выгорает и заменяется пустынными сухолюбами (полынями, солянками, растениями с колючками). Пышное развитие растений весной объясняется высокой температурой воздуха при значительном количестве осадков.

Подобно степям пустыни и полупустыни представляют собой открытые, безлесные пространства с травянистой или древовидной кустарниковой растительностью, покрывающей поверхность неравномерно. По рельефу это равнины с повышениями в виде плато (Ергени, Устюрт и др.) и понижениями в виде низменностей (Прикаспийская, Приаральская в др.).

В зависимости от особенностей почвенного слоя различают несколько типов пустынь: песчаные, глинистые, солончаковые, каменистые. Песчаные пустыни покрыты рыхлым, легко развеваемым ветрами грунтом. Здесь нередко образуются подвижные скопления песка — барханы, возникают пыльные бури. Глинистые пустыни отличаются плотным грунтом. В низменных участках появляются ровные, сухие, твердые площадки без растений, которые при высыхании растрескиваются на небольшие многоугольники, так называемые такыры. В солончаковых пустынях грунт пропитан солями, которые вмываются в него в результате сильного испарения воды, приносимой редкими дождями. Каменистые пустыни покрыты щебнем и камнями, образующими россыпи.

Каждому типу пустынь свойственны свои виды растений. В песчаных пустынях произрастают растения с прерывистым развитием: весной они образуют бутоны и цветы, на время летней засухи переходят в стадию покоя, с тем чтобы поздней осенью принести плоды.