Klimaet i ørkenen er usedvanlig tørt, og mesteparten av området har en årlig nedbør på 125 mm eller mindre. Et spesielt trekk ved Simpsonørkenen er periodiske flommer i enkelte områder, forårsaket av regn som renner inn i ørkenen fra utenforliggende områder. Foruten elvene som er nevnt over renner flere elver som bare er vannførende i regnsesongen inn i ørkenen, så som Todd, Plenty, Hale og Hay.