北疆的準噶爾盆地的中央為古爾班通古特沙漠，是中國第二大沙漠。這裏雖然也屬於幹旱荒漠地帶，但是由於盆地周圍的山地封閉不很嚴密，特別是西部和西北部有許多山口，較為濕潤的西風可以從這裏長驅而入。因此，降水不像南疆塔裏木盆地那樣稀少，年降水量可達70～150毫米，冬季並有積雪，穩定積雪日數一般在100～160天，最大積雪深度多在20厘米以上，所以沙漠內部植物生長較好，沙丘上廣泛分布著以白梭梭、梭梭、嵩屬、蛇麻黃和多種一年生植物為主的小喬木沙質荒漠植被。植被覆蓋度在固定沙丘上可達40～50％，半固定沙丘上也在15～25％之間，它是中國麵積最大的固定、半固定沙漠，是優良的冬季牧場。
    沙漠內部的沙丘形態主要是樹枝狀沙壟，一般高度為10～50米不等。沙壟的排列明顯地受著風向的影響，有著地區上的差異：沙漠西部多作西北―東南走向；廣大沙漠的中部和北部，大致作南北走向；沙漠東部轉為西北西―東南東走向。在沙漠的西南部還分布有固定和半固定的沙壟蜂窩狀沙丘和蜂窩狀沙丘。流動沙丘主要在沙漠東北部的阿克庫姆和沙漠東南部霍景涅裏辛沙帶的最東端，多屬新月形沙丘和沙丘鏈。
    此外，在準噶爾盆地的烏蘇精河，及西北部額爾齊斯河南北兩側的布爾津、哈巴河和吉木乃，還有小片沙漠。額爾齊斯河南北兩側的沙漠，多分布在山麓洪積傾斜台地和山前起伏的山麓斜坡上。由於地勢較高，且受河穀地帶冬季大風的強烈吹刮，積雪較少，致使早春借融雪來繁殖的一些植物不能生長，而要求水分條件較好的灌木也難以生存，因此形成大片裸露的流動沙丘，主要是新月形沙丘和沙丘鏈，一般高10～20米。個別高者可達50～100米。在天山山地的伊犁河穀中，也分布有流動的沙丘鏈和固定的灌叢沙堆。