沙漠四周，沿叶尔羌河、塔里木河、和田河和车尔臣河两岸，生长发育着密集的胡杨林和柽柳灌木，形成“沙海绿岛”。特别是纵贯沙漠的和阗河两岸，长生芦苇、胡杨等多种沙生野草，构成沙漠中的“绿色走廊”，“走廊”内流水潺潺，绿洲相连。

林带中住着野兔、小鸟等动物，亦为“死亡之海”增添了一点生机。考察还发现沙层下有丰富的地下水资源和石油等矿藏资源，且利于开发。有水就有生命，科学考察推翻了“生命禁区论”。塔克拉玛干沙漠，系暖温带干旱沙漠，酷暑最高温度达67.2℃，昼夜温差达40℃以上;平均年降水不超过100毫米，最低只有四五毫米;而平均蒸发量高达2500—3400毫米。

全年有三分之一是风沙日，大风风速每秒达300米。由于整个沙漠受西北和南北两个盛行风向的交叉影响，风沙活动十分频繁而剧烈，流动沙丘占80%以上。据测算低矮的沙丘每年可移动约20米，近一千年来，整个沙漠向南伸延了约100公里。

由于地处欧亚大陆的中心，四面为高山环绕，塔克拉玛干沙漠充满了奇幻和神秘的色彩。变幻多样的沙漠形态，丰富而抗盐碱风沙的沙生植物植被，蒸发量高于降水量的干旱气候，以及尚存于沙漠中的湖泊，穿越沙海的绿洲，潜入沙漠的河流，生存于沙漠中的野生动物和飞禽昆虫等;特别是被深埋于沙海中的丝路遗址、远古村落、地下石油及多种金属矿藏都被笼罩在神奇的迷雾之中，有待于人们去探寻。