パタゴニア砂漠とアタカマ砂漠を結んだ気候帯は「ディアゴナル・アリダ」（乾燥斜線）と呼ばれる。ディアゴナル・アリダにより2つに分断される湿潤地域の生物相は、北東側と南西側とで大きく異なっている。パタゴニア砂漠の西部はパタゴニア草原である。マゼラン亜南極林の nothofagus の森の端が当該草原により形成されている。厳しい砂漠の環境にもかかわらず、多くの動物がパタゴニアに進出してきている。砂漠の縁辺は食物も豊富で比較的住みやすいため、たくさんの種類の動物が棲息するが、これらはパタゴニアに限らずどこにでも棲息している種である。一方で、種類は少ないながらもパタゴニア砂漠にしかいない種もあり、そのようなものとしては、アナホリフクロウ、グアナコ、アルマジロ、ピューマ、チコハイイロギツネ、サバクイグアナ、ダーウィン・レア、ツコツコ、マーラ、Patagonian weasel、Thamnophis proximus (western ribbon snake) などがある。その他に猛禽類にも固有種がある。植物相はこの気候下では極めてありふれたものであり、例えば、Acantholippia や Benthamiella といった灌木が生え、ハネガヤ属（Stipa）やイチゴツナギ属（Poa）などの草の茂みが見られる。アンデス山脈から流れ出る伏流水により形成される涸れ湖の周りには水草や大規模な植物群落も見られる。
パタゴニア砂漠の北部山塊を中心とした 120,000平方キロメートル以上にわたる地域（the Somun Cura Massif (i.e. North Patagonian Massif) and the Deseado Massif.）が火山岩により覆われている。マゼラン海峡の近くには、Pali-Aike Volcanic Field という火山帯もある。これらの火山岩は、始新世から中新世の間に起きた1回と、中新世後期と更新世の間に起きた1回の、計2回の大規模な背弧海盆の噴火により形成されたものである。アンデス山脈が形成される前の時代においては、パタゴニアは温帯森林に覆われていたようである。しかしながら、アンデス山脈が形成された後は、近くの火山が噴火した際に出た火山灰が森を覆い、各種ミネラルが飽和した水が木々の幹に浸透し、木々を石化した。そのため、パタゴニア砂漠には非常に保存状態のよい石化林がある（サルミエントの石化林）。
パタゴニア砂漠は南緯40度線上に位置する中では世界最大の、広大な冬季乾燥型の低温砂漠である。パタゴニア砂漠の多くは、砂利で覆われた平原である。そこを砂礫の渓谷が走り、ところどころに砂漠の強風による風食により粘土質の土壌が顔をのぞかせている。この地方はおおむね砂漠で覆われているが、多様性もないわけではなく、涸れ川、涸れ湖、アンデスから流れる伏流水が春になると湧き出てくる泉もある。こうした水系には種々のカモ目や水草が生息する生態系をはぐくむ。パタゴニアには、氷河や河川、火山によりもたらされた種々の堆積物が見られ、これらは砂漠の気候に大きく影響しているものと考えられる。特に、パタゴニア砂漠上の多くの場所を覆う砂利状堆積物は、上記氷河等由来の堆積物である。南大西洋上を漂う微粒子の多くは、強い偏西風によりパタゴニア砂漠から吹き飛ばされた塵である。
パタゴニア砂漠（パタゴニアさばく、Patagonian Desert）は、南アメリカ大陸にあるアンデス山脈の雨陰砂漠。一年を通して強い偏西風がアンデスから吹き降り、夏季でもしばしば降霜する。中核部は寒地荒原（低温砂漠）気候（BWk）の岩石砂漠となっており、その周縁部にステップ（Patagonian Steppe, Magellanic Steppe）が広がる。砂漠周縁のステップのみならず、海洋性気候のフエゴ島や森林地帯をも含むパタゴニア全体が "Patagonian Desert" と呼ばれる場合もある。その場合、総面積は 673,000 平方キロメートルとなり、世界で8番目の広さである。パタゴニア砂漠の東境は大西洋、西境はアンデス山脈である。パタゴニア砂漠の北側にはクージョやパンパが広がる。パタゴニア砂漠の地形は、台地と山塊が交互に続き、川や渓谷がそれらの間を縫って走る地形が卓越する。パタゴニアの中核に位置するパタゴニア砂漠及びその周辺のステップの植生は、低木と草本植物が主である。中央部から西へ行くと少しずつ降水量が増え、灌木に代わってイネ科の植物が見られるようになる。パタゴニア砂漠の西辺には氷河湖が点在し、さらに西へ行くと、植生に乏しい山々と、寒地森林が川沿いに広がる渓谷が見られる。パタゴニアには先史時代から狩猟採集民が居住していたが、19世紀にはいるとマプチェ人、チリ人、アルゼンチン人、ウェールズ人などが入植するようになった。特にアルゼンチン人は「荒野の征服」と呼ばれる、先住民を根絶やしにしたニッチに入植し、羊や馬の飼育といった畜産を主体とする土地利用を行う征服事業を行った。
1863年7月のゲティスバーグの戦いとビックスバーグの戦いでの北軍の勝利の後、ユリシーズ・グラント将軍はジョージア州侵入を試みた。アトランタ攻略である。アトランタは数少ない南部連合の軍事産業の中心地で、同時にミシシッピ州やアラバマ州などの西部戦線とバージニア州の東部戦線をつなぐ要衝であり、実質上南部連合の心臓部といえるほど南部の統合と結束を象徴する都市であった。ここを落とすと南部の戦争続行が不可能となり、南部連合大統領のジェファーソン・デービスもアトランタ陥落だけは阻止しなければと思い、南軍本体である北バージニア軍の3分の1の兵力をアトランタ経由で西部戦線の南軍に援軍として送った。北軍は9月に北バージニア軍の援軍を受けた南軍とチカモーガの戦いでぶつかり、初回のジョージア州侵入は失敗に終わった。南軍はこれを機にテネシー州奪還を試みるも、11月の第三次チャタヌーガの戦いで敗北し、ジョージア州へ後退を余儀なくされた。そのすぐ後にグラント将軍は、リンカーン大統領から北軍総司令官に任命され、自分の後任にウィリアム・シャーマン将軍を指名した。そしてバージニアへ赴く自分の代わりにアトランタの占領を命じた。1864年5月1日、シャーマンは10万を超える兵力でチャタヌーガを出発してジョージア州に侵入、ドルトンで南軍のジョセフ・ジョンストンの南軍6万5千と対峙するも前面衝突はさけてアトランタへの迂回進行を続けた。それに伴ってジョンストン将軍も北軍のアトランタ侵攻を阻止するため退却せざるを得なくなり、ドルトンからレサカ、カルフン、アデアズヴィル、ニュー・ホープ・チャーチ、ビックシャンティ、ケネソウ山へと退却し、アトランタ防衛に努めた。しかしデービス大統領はアトランタから30キロも離れていないケネソウ山まで撤退したジョンストンを無能視し、解雇。後任にジョン・ベル・フッドを指名したが、攻撃型のこの将軍のもとで南軍兵力はアトランタの戦いなどに敗れ、かえって疲弊するばかりであった。完全包囲された南軍はついに9月1日深夜、主要な軍事施設を炎上させてアトランタを全面撤退。翌日2日未明シャーマン率いる北軍はアトランタを占領し、ワシントンD.C.へアトランタ陥落の電報を打った。このアトランタの占領はリンカーンの大統領再選にも大いに役立った。