沙丘猫体长大约45-57厘米,尾长28-35厘米,体重在1.5-3.5 千克之间。沙猫的头骨很宽,眼睛颇大(貌似还有一圈黑眼线),两颊各有一道深色条纹飞入眼角,它们的鼻骨较长,鼻子比较大,这不仅使它们嗅觉灵敏,据说还有助于锁住水份,还有一对大耳朵,除了有一对大耳朵外,沙猫的内耳也非常发达,适于它们捕捉沙漠中细小的声音。腿短,脚底的肉垫很厚,爪子和肉垫上还覆盖着长达两厘米的长毛,适合它们阻隔热得发烫的地表。体色多为浅沙黄色或浅灰色,它们背部的颜色稍深,腹部则偏白,背上和四肢外侧都有一些横向的深色条纹或斑点。有时基本上看不见。在非洲亚种身上最为明显。沙丘猫的尾巴较长,超过身长的一半,尾巴上也环绕着一些深色条纹,尾尖的毛是黑色的。脚掌上的长毛防止皮肤被炎热的沙子烫坏。可以在 −5 ℃ 至 52 ℃的温度下生存。它们的毛发不算长,但十分浓密,厚实的皮毛为它们抵挡住了夜间沙漠的刺骨寒冷。