Ørkenen består av mange små sandåser, områder dekket av tettpakket småstein, gressletter og saltsjøer. Den strekker seg rundt 1000 kilometer øst-vest, fra Gawler Ranges i Sør-Australia til Eastern Goldfields-regionen i Vest-Australia. Den avgrenses i sør av Nullarbor-sletta og i nord av Musgravefjellene og Gibsonørkenen. Nedbøren i ørkenen er sjelden og uregelmessig, og gjennomsnittlig årsnedbør ligger mellom 200 og 250 mm. Tordenvær er relativt vanlig i Victoriaørkenen, med 15 – 20 tordenvær per år i snitt. Sommertemperaturene er fra 32 til 40 °C og vintertemperaturene mellom 18 og 23 °C.