Området består i all hovedsak av en vidstrakt slette opp til 300 moh, med flere senkninger og høyland innimellom. Mesteparten av området er en sandørken dekket av sanddyner. I nordvest er store områder med , som er harde leirsletter dannet av sesongsmessig regn som fordamper og danner en skorpe. Det finnes også enkelte oaser. Det er jordbruksbosetninger langs elvene og i oasene. Kysylkum har en årsnedbør på 70–125 mm og en middeltemperatur på rundt 16 °C.