I Kasakhstan markerer Syr-Darja nordgrensen til ørkenen Kysylkum. Elveløpet er her sterkt meanderende og ustabilt. Elva munner til slutt ut i den avløpsløse Aralsjøen. Elva er nå sterkt redusert på grunn av vann som via demninger og kanaler er ledet bort fra elva til irrigasjonsformål, noe som blant annet har medført at Aralsjøen er kraftig skrumpet inn. Tidligere dannet Syr-Darja et elvedelta ved munningen.