35万平方公里，西面是里海、北面是咸海、东北面是克孜勒库姆沙漠，东南面是阿姆河与兴都库什山脉。沙漠上人口稀少，平均每6.5平方公里才有一个人。雨水亦同样稀少，可能十年才下一次雨。
交通水利.沙漠的南面有从兴都库什山脉流下来的穆尔加布河及捷詹河（又名哈里河），往西流至卡拉库姆沙漠然后逐渐枯竭掉。世上最大的灌溉运河─卡拉库姆运河─横跨在卡拉库姆沙漠之上。运河在1988年完工，全长1,375公里，每年输水量达13-20立方公里。不幸的是，运河漏水使沿途形成湖泊，并提升了地下水的水位，