西北地区荒漠土壤的形成过程不同于我国其他地区，其生物过程显著削弱。西北地区的植被极为稀疏，每年以残落物形式进入土壤表层的数量有限；同时，在干热气候条件下，土壤有机质迅速矿质化。所以，土壤有机质含量很低，大多在0.5％或0.3％以下，高的也很少超过1％。相反，母质特性在土壤形成过程中具有明显的作用，物质的移动和积累过程在很大程度上取决于不同的成土母质类型及其风化特点。此外，与成土年龄也有密切的关系。一般认为，荒漠土壤形成过程常常直接表现为水热条件对成土母质的作用，而生物因素并不是经常起主导作用，这特别表现在粗骨性母质和细土母质的差别上。
西北地区特殊的气候条件对风化过程和土壤形成的影响主要表现为：①原生矿物分解很弱，多呈不同程度的破碎状态。粘质形成物很少，风化时所形成的细土物质一般以粗粉沙和细沙占优势；②风化壳及在其上发育的土壤剖面厚度不超过1米，甚至小于30厘米；风化和成土作用的产物缺乏足够水分搬运而就地累积，致使碳酸盐（主要是石灰）、石膏和易溶性盐类在风化壳和土壤层大量存在，甚至形成很厚的结壳和硬盘。
荒漠土壤通常具有以下特殊的土层：1）孔状结皮和结皮以下的片状层；2）粘化和铁质化的红棕色紧实层；3）石膏层。孔状结皮和结皮以下片状层的形成，只有在荒漠地区的高平地条件下才能出现，它与荒漠土壤的碳酸盐性，弱腐殖化程度以及土壤表层的特殊水热状况有关。这种结皮的形成是在表层短暂的湿润以后，随即迅速变干，并析出CO2，同时由于表层的高温促使Na、Ca的重碳酸盐转为碳酸盐，从而胶结形成了孔壁。
西北荒漠区的土壤类型复杂而多样，属于地带性土类的有灰漠土、灰棕漠土和棕漠土。灰棕漠土和棕漠土分别代表温带和暖温带的荒漠土壤形成物。灰漠土是温带荒漠边缘的过渡性土类，反映荒漠土壤略较湿润的形成特点。此外，还有草甸土、盐土、风沙土、龟裂土等非地带性土壤。
灰漠土主要分布在准噶尔盆地的南部和乌伦古河南岸第三纪剥蚀高原，河西走廊中段和阿拉善高原的东部，母质多为黄土状物质，植被以琵琶柴、琐琐、假木贼、珍珠和蒿属等为主组成的荒漠植被类型，降水量可达100—200毫米。灰漠土剖面分化较明显，地表有多角形裂纹。表层为灰棕色大孔状结皮和片状，鳞片状结构层，其下为微带红棕色或浅褐棕色的紧实层，常具有碱化特征；一般在40—60厘米以下积累较多易溶性盐分和石膏。土壤表层有机质含量＜1％，C/N比值在6—12之间，易溶性盐分多在0.5％以上，甚至高达2.0％。
灰棕漠土在西北荒漠区占有很大的面积，广泛分布于阿拉善高原、河西走廊西段、准噶尔盆地的西部和东部砾质戈壁，这类土壤是温带极端干旱气候条件下和粗骨性母质上发育的，土壤剖面结构与灰漠土近似，只是母质较粗，片状、鳞片状结构层不很发育、石膏和易溶性盐聚积层出现部位较高。在土壤理化性质方面表现为腐殖质积累过程很弱，土壤有机质的含量多不超过0.5％，C/N比值很窄（4—6），碳酸盐最大含量在表层或亚表层，向下急剧减少，铁的氧化物在表层或亚表层有所增高，证明具较明显的铁质化。
棕漠土是在暖温带半灌木和灌木荒漠下发育的土壤，主要分布在塔里木盆地、东疆山间盆地和剥蚀残丘以及河西走廊的最西端。母质多为砾质、植被盖度很低。土壤的剖面厚度一般不超过50厘米，但层次分化比较明显。表层为弱度发育的孔状结皮，在结皮之下为红棕色或玫瑰红色的铁质染色层，下为呈各种形态而含量不等的石膏聚积层。有机质含量在0.1—0.3％之间，C/N比为3—6，石膏含量较高，在聚积层中最高含量可达25—30％；剖面下部具有残余盐化特征，含盐量最低也在0.5左右。在有盐盘存在的情况下，含盐量高达30—40％，甚至50％以上，这些特点的形成与极端干旱的气候条件和成土年龄比较古老有关。
龟裂土和风沙土在西北荒漠区分布很广，它们的生成与母质的性质有直接的关联。前者发育于粘质母质，后者发育于砂质母质，其共同特点是剖面分异微弱，明显表现出母质的性状，土壤有机质含量很低，石膏和易溶性分累积较少。
草甸土、沼泽土在荒漠区的冲积平原分布较广。这些土壤的形成受地下水浸润的影响，土壤水分含量较高，富含碳酸钙，具有不同程度的盐渍化。
盐土广泛分布于平原地下径流排泄作用弱的地段。典型盐土剖面一般没有生草层，地表都有盐结皮或坚硬的盐结壳，其下为较疏松的盐与土的混合层，再下为盐斑层，常有潜育化特征。塔里木盆地、吐鲁番、哈密盆地，有些盐土在剖面30—50厘米上下还出现盐盘层。盐土的盐分积累普遍都具表聚性的特点，剖面上部（0—30厘米）含盐量多在2.0％以上，最高可达50—60％，向下盐分逐渐减少，但至底层盐分含量大多仍在0.5％左右。盐分组成以氯化物，硫酸盐为主。
长期的农业利用对土壤形成也产生显著的影响。在长期灌溉的条件下，可形成特殊的“农业灌溉层”，其厚度可达1米。与灌溉淤积层相适应，古老灌溉土壤具有如下的特点： 1）腐殖质的积累表现为沿剖面均匀分布，表层的有机质含量约在0.7—1％左右，灌溉淤积层的下部通常也可达0.5—0.7％；2）碳酸钙的含量相当高，多在10—20％之间，但没有石膏积累的现象（石膏含量少于0.1—O.2％）；3）剖面中所表现的脱盐过程非常明显；4）土层构造相当均一，机械组成也很一致。所有这些特点都使得在灌溉淤积层的范围内没有明显的剖面分化现象，这是和土层的逐渐加厚相联系的。
（三）山地植被土壤的垂直分布
西北地区的高大山系，如天山、阿尔泰山等，山坡上分布着一系列随高度变化而有规律地分布的土壤-植被带。它们使干旱荒漠地区内出现了茂盛的森林灌丛、绿色的草原、草甸和绚丽多采的高山植被，极大地丰富了西北地区植被-土壤的多样性和植物组成的复杂性。
山地土壤-植被的垂直带主要包括山地荒漠带，山地草原带，山地森林（天山以云杉为主、阿尔泰山以落叶松为主）或山地森林草原带，亚高山灌丛草原带，高山草甸与垫状植被带。由于山地处于不同的水平地带以及山文特征的差异，各个山地的景观垂直结构不完全相同。它们的一般规律为：
1）各山地植被垂直带结构的基带与水平植被地带的植被属同一类型，如荒漠草原地带山地的基带为荒漠草原，荒漠地带山地的基带始于荒漠。
2）依水平地带由北向南，各山地植被垂直带的海拔高度界限相应升高；中生性的植被垂直带（如森林-草甸垂直带）逐渐收缩，发生草原化，以致完全消失；旱生的山地荒漠和草原垂直带却逐渐向上扩展，最后占据了整个带谱。
3）在新疆范围内，垂直带结构变化复杂，由阿尔泰山的4个垂直带到北天山的6—7个带。再向南，因气候过分干旱而简化，由南天山的5个带，至东昆仑山、阿尔金山成为3个带。
4）新疆境内随着大陆性由西向东增强，垂直带结构中的各带界限也相应升高，中生性植被带变窄，旱生植被带扩展，带数递减。