干燥少雨是沙漠气候最主要的特征。前面已经说过，中国是季风气候，降水主要受夏季风的影响，水汽来源于太平洋和印度洋。所以，中国沙漠地区降水量的空间分布基本趋势是从东向西递减，且愈向内陆，减少越加迅速。东部沙区盛夏可受到夏季风（东南季风）的一些影响（参看图2），雨水稍多，年降水量有200～400毫米；西部地区大部分在200毫米以下。降水最少的是南疆塔克拉玛干沙漠、东疆、青海柴达木盆地西北部和内蒙古西部的巴丹吉林沙漠，年降水量都在50毫米以下，甚至不足25毫米，是中国降水最稀少的地方（图4）。例如，南疆塔克拉玛干沙漠东部的若羌，从1954年到1970年的17年，平均降水量每年只有15.6毫米，其中1957年才3.9毫米。东疆吐鲁番盆地的托克逊，1961年至1970年10年平均降水量，每年只有3.9毫米，为全国现有降水的最小记录；1968年这里只下过两次雨，6月21日—次为0.4毫米，8月20日一次为0.1毫米，全年总计才0.5毫米。中国沙漠地区有很多地方一年的降水量还没有沿海地区一个小时的降水量多。
中国沙漠地区的降水不仅少，而且很不稳定，也就是说年变率大。降水的多年平均变率，在中国的南方地区，大部分在15％以下；而在沙漠地区，东部沙区为25～40％，西部多在40％以上，甚至超过50％。极端年变率差别更大。例如，塔克拉玛干沙漠南部的民丰安迪尔，1966年降水量只有5.0毫米，而1971年却达42.5毫米，相差近10倍。降水的季节分配也极不均匀，主要集中在夏季6～8月；而夏季又往往是集中在少数几天内，有时一两天里的降水竟相当于半年的水量。降水高度集中，就使得连续无降水的干旱期很长。全年最长连续无降水日数，有时可达7个月至10个月之久，主要出现在秋末至第二年夏初这—段时间；尤其是春旱特别严重，故俗语有“春雨贵如油”之说。
沙漠地区的降水性质，一般以对流性阵雨为主。谈到“阵雨”，会给人们一种大雨倾盆浇注的印象。然而，沙漠里的这种“阵雨”，是不能同中国江南的暴雨相比拟的。它下雨的时间很短，往往只有几分钟；但雨下得急，雨点粗大如黄豆粒，但雨量却极小。
沙漠地区降水十分稀少，而蒸发却极为强烈。以多年平均蒸发量而论，一般在2500～3000毫米，有的地区高达 4 000毫米，超过降水量的十几倍，甚至上百倍。从蒸发量与降水量的比值所反映的干燥度来说，中国东部沙区一般在1.5～4.0；而西部都大于4.0，其中东疆和南疆塔克拉玛干沙漠地区在16.0以上，甚至可高达60，成为全国最干旱的中心。