Сахара простягається на 1 600 км в ширину і близько 5 000 км в довжину зі сходу на захід. Кажуть, що тисячу років тому клімат в пустелі був більш вологий. Річ у тому, що в далекому минулому територія Сахари піддалася різним атмосферним змінам, що призвело до зміни кліматичних умов. Клімат Сахари комбінований: на півночі він субтропічний, а на півдні — тропічний.
Сахара охоплює майже всі частини Північної Африки. Тягнеться від Червоного моря, включаючи ділянки середземноморського узбережжя, і до Атлантичного океану. У південному регіоні її кордоном є напівпосушливий район саван Сахель (Sahel), що відокремлює пустелю від субсахарської Африки. Однак кордони пустелі чітко не визначені, більш того, за останні тисячу років вони зазнали значних змін.
Рельєф досить різноманітний, але в цілому вона являє собою плоскогір'я, що лежить на висоті 400-500 м над рівнем моря. Тут є підземні річки, які іноді випливають на поверхню, утворюючи оазиси. У таких природних оазисах добре розвивається рослинність. Ґрунт таких регіонів Сахари дуже родючий, тому там, де можлива іригація, виростає відмінний урожай.
Центральний регіон Сахари більш піднятий над рівнем моря, в порівнянні з іншими її районами. Центральне плато простяглося на 1600 км з північного заходу на південний схід. Висота його коливається від 600 до 750 м, деякі вершини досягають рівня 1800 м і навіть 3400 м. Найвищі точки — піки Емі-Куссі (Emi Koussi) висотою 3415 м, Тахат (Tahat) - 3003 м, масив Тібетсі (Tibetsi) і нагір'я Ахаггар (Ahaggar).
У східній частині Сахари — Лівійській пустелі — клімат найбільш сухий, тому тут є дуже мало оазисів. У цій частині зосереджені піщані території з великими дюнами, висота яких досягає 122 і більше метрів. Клімат пустелі Сахара дуже жаркий і сухий. Вдень тут буває дуже жарко, а вночі — прохолодно.
Протягом останнього льодовикового періоду пустеля була більша, ніж зараз, вона тягнулася на південь за межі своїх сьогоднішніх кордонів. Кліматичні умови тут вважаються найжорсткішими у світі. Північно-східні вітри, що тут переважають, часто стають причиною піщаних бурь і мікроторнадо «dust devils» («пилові дияволи»).
На території Сахари випадає всього 20 см опадів на рік. Саме з цієї причини тут проживає дуже невелика кількість населення, всього 2 мільйони людей. Величезні простори не заселені, розрізнені поселення формуються лише біля джерел води та острівців рослинності, здатних прогодувати худобу. Арабська мова є найпоширенішою мовою Сахари, від Атлантики до Червоного моря.
У пустелі Сахара в західно-центральній частині Мавританії знаходиться унікальне геологічне утворення, яке завдяки своїм масштабам добре помітно навіть з космосу. Його називають Оком Сахари, або структурою Рішат. Це формування являє собою серію концентричних кілець і має діаметр близько 50 км.
Спочатку Око Сахари вважали древнім метеоритним кратером. На сьогоднішній день достовірною вважається інша теорія його виникнення. Так, гірські породи, що залягають у формі купола, під впливом ерозії поступово «зрізались», оголюючи в результаті концентричні кільця, які ми бачимо зараз.
Цікаво, що концентричні кола структури Рішат – це чергування шарів гірських порід різного походження, вік яких складає мільйони років. Наприклад, вік осадових порід, що знаходяться в центрі структури Рішат, становить близько 2,5 мільярдів років, а вік пісковику, з якого складається останнє коло цього утворення, – приблизно 480 мільйонів років.