Сахара, как и многие другие пустыни мира, - это собирательное название группы пустынь, среди которых выделяется ряд самостоятельных крупных пустынь. Ее восточная часть занята Ливийской пустыней. На правобережье Нила, вплоть до Красного моря простирается Аравийская пустыня, южнее которой, заходя на территорию Судана, расположена Нубийская пустыня. Есть и другие, меньшего размера пустыни.
Сахаре как пустыни принадлежит ряд наивысших мировых показателей: самая высокая температура зарегистрированная на земном шаре; +59°С в тени (Алжир), самая большая площадь песчаных пустынь – около 600 000 кв. км; наименьшее количество осадков (вовсе не выпадает в ряде районов); суточные перепады температуры воздуха в Западной Сахаре превышают 30°С.
Геологические данные свидетельствуют, что Сахара очень давно стала пустыней. Она приурочена к северной части древней Африканской или Сахарской платформы. Фундамент ее состоит из кристаллических сланцев, гнейсов, кварцитов, амфиболитов и других метаморфических пород, прерванных гранитными интрузиями и перекрытых на отдельных участках излияниями лав. Во многих местах Центральной и Южной Сахары они выступают крупными массивами на поверхность в виде щитов. В западной части Сахары на территории около 1 млн. кв. км нет ни одного горного массива. Центр ее занимает низкое нагорье, сложенное кристаллическими породами. Совокупность действия орогенных факторов палеозоя и кайнозоя обусловила, по мнению М. П. Петрова (1973), наличие в Сахаре сосуществования четырех генетических типов рельефа: тектонических – структурные равнины, островные горы и нагорья и впадины между ними; эрозионных – останцы размытых структурных равнин, сухие русла – вади; водно-аккумулятивных-древнеаллювиальные равнины и озерные депрессии (тотты и себхи) и эоловых – эрги. Этим морфоструктурным элементам соответствуют определенные типы пустынь: каменистая (гамады), галечные (реги), песчано-галечные, песчаные и солончаковые. В Сахаре преобладают каменистые пустыни – гамады (в переводе означает "бесплодные"). Они вместе с песчано-галечными составляют 70% площади Сахары. Гамады приурочены преимущественно к структурным равнинам, образовавшихся в результате разрушения осадочных морских или континентальных пород. Подобно гамадам такими же бесконечными представляются песчано-галечные пустыни, образованные за счет накопления на поверхности гальки в связи с дефляцией конгломератов. Песчаные пустыни занимают в Сахаре менее 20% площади. Особенно широко они распространены в Западной Сахаре и Ливийской пустыне, а также окружают с севера на юг плато Центральной Сахары.
Характерным для Сахары является наличие замкнутых впадин – депрессий: Боделе (155), впадина Каттара (-133) и другие.
Климат Сахары экстрааридный. Влажным фактором является широкое положение Сахары к северу и югу от Северного тропика. Этим объясняется тот факт, что большая часть пустыни в течении всего года находится под воздействием северо-восточного пассата. Дополнительное влияние на климат оказывает расположенный на севере горный барьер Атлас, вытянутый с запада на восток и препятствующий проникновению в пустыню основной массы влажного средиземноморского воздуха. На юге со стороны Гвинейского залива на территорию Сахары беспрепятственно летом поступают влажные массы, которые, постепенно иссушаясь, достигают ее центральных частей. Чрезвычайная сухость воздуха, огромная величина дефицита влажности и соответственно исключительно большая испаряемость характерны для всей Сахары. По режиму осадков в Сахаре можно выделить три зоны: северную, центральную и южную. В северной зоне осадки выпадают зимой и количество их не превышает 200 мм в год. К югу количество их уменьшается, и в центральной зоне они выпадают эпизодически. Средняя величина их не превышает 20 мм. Иногда 2-3 года осадки вообще не выпадают. Однако в таких районах неожиданно могут пройти ливни, что вызывает сильное наводнение. Засушливость Сахары изменяется и в широтном направлении, с запада на восток. На Атлантическом побережье обильные осадки не выпадают, поскольку редкие западные ветры охлаждаются проходящим вдоль берега Канарским течением. Здесь часты туманы. На вершинах горных хребтов и нагорьях количество осадков несколько увеличивается в связи с конденсацией водяных паров. Сахару отличает высокая степень испаряемости. Ее суммарная годовая величина изменяется от 2500 до 5500 мм, что более чем в 70 раз превышает величину выпадающих осадков. Для Сахары характерны высокие, можно сказать, рекордсмены температуры воздуха. Средняя температура самого холодного месяца – января почти во всей Сахаре не опускается ниже 10°С. Средняя температура июля в центральной части пустыни составляет 35°С. Во многих местах Сахары отмечены температуры выше 50°С. ночи в Сахаре прохладные, температура понижается до 10-15°С. На равнинах понижение температуры редко достигает минус 5°С. В горах часты заморозки. Очень велики суточные амплитуды температур воздуха – до 30°С, а на поверхности почвы – до 70°С. В начале лета на севере Сахары дуют горячие ветры сирокко, которые приходят из центральной части пустыни. Сильные ветры вызывают пыльные и песчаные бури, скорость ветра во время бури достигает 50 м/с. В воздух поднимаются массы песка и мелких камней, которые очень действуют на людей и животных. Бури возникают также внезапно, как и кончаются, оставляя после себя тучи медленно оседающего сухого пыльного "тумана". Нередки в Сахаре и смерчи.
Сахара в целом слабо обеспечена водой, но по сравнению с другими пустынями мира она богата подземными водами. Кроме Нила, который от места слияния Белого и Голубого Нила и до устья пересекает Сахару, не имея притоков, в пустыне нет ни одного постоянного поверхностного стока или источника. Наиболее благоприятная и самая богатая зона во всей Сахаре – полоса артезианских колодцев, расположенных в Вади-Рир (район Уарглы); на базе их за счет орошения развита целая цепь крупных оазисов.
Почвенный покров Сахары изучен слабо. Чаще всего выделяемый тип почв обусловлен геолого-геоморфологическими условиями. В гамадах выделяются пустынные щебнистые или каменистые почвы. Песчано-галечные пустыни представлены более рыхлыми, известково-гипсовыми корами. В галечных пустынях почвы не развиты, так как их поверхность постоянно находится в движении. Солончаковые пустыни заняты солончаками.
В Северной Сахаре значительно влияние средиземноморской флоры, а на юге в пределы пустыни широко проникают виды палеотропической суданской флоры. Известно во флоре Сахары около 30 эндемичных родов растений, принадлежащих главным образом к семействам крестоцветных, маревых и сложноцветных. В наиболее засушливых, экстрааридных районах Центральной Сахары, где в течении ряда лет может вовсе не выпадать осадков, флора особенна бедна. Так, на юго-западе Ливии произрастает лишь около девяти видов аборигенных растений. А по югу Ливийской пустыни, можно ехать сотни километров, не обнаружив ни единого растения. Однако в Центральной Сахаре есть регионы, отличающиеся сравнительным флористическим богатством. Это пустынные нагорья Тибести и Ахаггар. В нагорье Тибести , у водных источников произрастают фикус иволистный и даже папоротник венерин волос. В целом же растительность Сахары сравнительно бедна и по видовому составу, и по разнообразию жизненных форм растений. Обширные площади этой гигантской пустыни вовсе не лишены растительного покрова. На плато Тассини – Аддженр, к северо-востоку от Аханара, имеются реликтовые растения: Отдельные экземпляры средиземноморского кипариса. В северной части Сахары слагаются субтропические растительные формации, в южной части – тропические. В Сахаре преобладают эфемеры, появляющиеся на короткое время после редких дождей. Обычны многолетние ксерофиты. Наиболее обширны по площади злаково-кустарничковые пустынные растительные формации (различные виды злака Аристиды). Древесно-кустарниковый ярус представлен отдельно стоящими акациями, низкорослыми ксерофитными кустарниками – корнулака, рандония и т. д.). В северном поясе злаково-кустарниковых сообществ обычен зизифус. В Южной Сахаре разнообразие деревьев, кустарников возрастает. На крайнем западе пустыни, в приатлантической Сахаре, формируются особые растительные группировки с доминированием крупных секкулентов. Здесь произрастают кактусовые молочаи, акации, дереза, сумах. Близ океанического побережья растет афганское дерево. На высотах более 1700 м здесь начинают (нагорья и плато Центральной Сахары) доминировать: злаки, ковыль, костер, крестовник, мальва и др. Наиболее характерное растение сахарских оазисов – финиковая пальма, эвкалипт.
В Сахаре насчитывается около 70 видов млекопитающих, около 80 видов гнездящихся птиц, около 80 видов муравьев, более 300 видов жуков-чернотелок, около 120 видов прямокрылых. Видовой эндемизм в некоторых группах насекомых достигает 70%, у млекопитающих он составляет около 40%, а у птиц эндемиков вовсе нет. Из млекопитающих наиболее многочисленны грызуны. Здесь обитают представители семейства хомяковых, мышиных, тушканчиковых, беличьих. Разнообразны в Сахаре песчанки (обычна краснохвостая песчанка). Крупные копытные в Сахаре ныне не многочисленны, и причиной тому не только суровые условия пустыни, но и давнее преследование их человеком. Самая крупная антилопа Сахары – арикс, немного уступает по размерам антилопа аддакс. Мелкие антилопы, похожие на наших джейранов, встречаются во всех районах Сахары. На побережьях и плато Тибести, Ахаггар, а также в горах на правобережье Нила, живет гривистый баран. Особого внимания заслуживает одногорбый верблюд, облик которого символизирует пустыню Сахара. Среди хищников встречаются: миниатюрная лисичка, полосатый шакал, египетский мангуст, барханный кот. Птицы в Сахаре не многочисленны. Обычны жаворонки, рябчики, пустынный воробей. Кроме этого встречаются: кулик-бегунок, пустынный ворон, филин. Многочисленны ящерицы (гребнепалые ящерки, серый варан, агамы). К жизни в песках превосходно приспособлены некоторые змеи – песчаная эфа, рогатая гадюка. В водоемах до сих пор существуют небольшие популяции нильских крокодилов.