中国沙漠地区，干燥少雨，云量少，晴天自然多，日照充足，热量丰富。全年日照时数在2 500～3 600小时，也就是说，一年中有30～40％的时间受着太阳光的照耀，这在全国是首屈一指的，相当于四川、云南的两倍。夏季每天日照在14小时以上，冬季也有9小时之多。无霜期一般在150～260天。大于和等于10℃的积温，除呼伦贝尔等一小部分沙地外，一般都在3000～5000℃（下表）。太阳年总辐射量大部分在140～170千卡/平方厘米，青海柴达木盆地可达200千卡/平方厘米左右，是全国总辐射量的最高中心之一。
中国沙漠地区主要台站气温等热量要素统计表（1961～1970年）
沙漠地区与其它地区太阳总辐射量比较
冷热剧变，气温变化大，首先表现在冬季严寒，夏季酷热，气温的年较差较大。平均年温差一般在30～40℃；准噶尔盆地古尔班通古特沙漠西缘的车排子，1956年曾达到55℃，为全国之冠。绝对年温差常可达50～60℃以上；塔克拉玛干沙漠南部的安迪尔，1967年曾达到过67.2℃。冬季，在蒙古—西伯利亚冷高压控制之下，天气多晴寒而干燥，地面辐射冷却因之加强，致使1月平均气温多在-10℃以下，极端最低气温可超过-30℃，成为全国最冷的地区之一。而在夏季则由于大陆的强烈增温，深居内陆的沙漠地区又成为炎热的中心。7月平均最高气温在34℃以上，极端最高气温超过40℃。如塔克拉玛干沙漠东部的若羌，最高气温为43.6℃，南缘的和田有过46.5℃的最高记录。而有“火洲”之称的吐鲁番，曾3次出现47.5℃的全国最高记录；其炎暑的程度远远超过长江流域著名的三大“火炉”——南京、武汉和重庆（下表）。
吐鲁番与南京等地夏季气温等热量要素的比较
*酷热日南京等市为高于37℃，吐鲁番为高于40℃；炎热日均为高于35℃。
沙漠里夏季白天虽然气温很高，但是相对湿度低，大都低于30％，有的地方甚至多次出现“零”的记录。高温低湿，热而不闷。此外，日温差大，一般在10～20℃，最大可达40℃以上。白天因空气干燥，万里无云，骄阳似火，直射地面。由于沙漠地表干燥、裸露，颜色浅淡，具有较大的反射能力，反射率估计可达30％，减少了太阳辐射能的吸收量；加之沙子的导热性小，储藏热量的能力很低，所吸收的辐射能集中于沙地表面，促使剧烈增温。因此，沙漠里日出后气温就飞速直升，到了中午，气温常可高到40℃左右；沙面温度更是高热得惊人，多在70℃以上。1974年7月14日下午4时半，在吐鲁番五星乡附近的流沙地上，测得沙面最高温度竟达82.3℃。可是，只要太阳西下，沙面散热就很快，温度迅速下降。1959年5月，沿和田河穿越塔克拉玛干沙漠进行科学考察时，白天测得最高气温40.2℃，而夜里却低到-4.0℃。一昼夜温度变化竟达40多度，真有“一日四季”之变。怪不得群众中流传着这样一句民谚：“早着皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”。