Физико-географические характеристики полупустынь являются промежуточными между сухими степями и пустынями, поэтому в дальнейшем речь будет идти главным образом о пустынях с их отличительными особенностями и лишь отчасти о полупустынях.

Для зоны пустынь и полупустынь характерна скудость осадков. Например, годовая сумма осадков в полупустынях 160— 250 мм, а в пустынях 80—150 мм и только в предгорьях осадков выпадает больше: 200—350 мм. Распределение их по временам года крайне неравномерное: летом осадков почти не бывает, максимум приходится на весну (почти 50%).

Лето большей частью безоблачное и жаркое. Средняя температура июля в полупустынях +24... +26°С, а в пустынях +26... +30°С. Жара местами доходит до +40... +50°С (в тени). Летом воздух очень сух. Испарение необычайно велико и достигает с поверхности водоемов 1,5—2 м в год. При отсутствии обычности воздух днем сильно прогревается, а ночью не менее сильно охлаждается. Поверхность днем накаляется до +70... + 80°С, однако прогрев захватывает только верхний слой земли на небольшую глубину. Между температурой воздуха и почвы наблюдается резкая разница с амплитудой колебания до 60°, что и определяет различие в поведении животных в течение суток.

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.).