“撒哈拉”这个名称来源于阿拉伯语الصحراء，是从当地游牧民族图阿雷格人的语言引入的，在其语言中就是“沙漠”的意思。这块沙漠大约形成于250万年以前。
在上一个冰河时期，撒哈拉还不是一个沙漠，气候类似于东非，在沙漠地带发现了大约有3万幅古代的岩画，其中有一半左右在阿尔及利亚南部的恩阿杰尔高原，描绘的都是河流中的动物，如鳄鱼等。
同时也发现过恐龙的化石。但撒哈拉自从公元前3000年起，除了尼罗河谷和分散在沙漠中的绿洲附近，已经几乎没有大面积的植被存在了。
撒哈拉沙漠是世界上除南极洲之外最大的荒漠，位于非洲北部北到地中海，南到苏丹草原。位于阿特拉斯山脉和地中海以南(约北纬35°线),约北纬14°线(250毫米等雨量线)以北。
撒哈拉沙漠西从大西洋沿岸开始，北部以阿特拉斯山脉和地中海为界，东部直抵红海，南部到达苏丹和尼日尔河河谷交界的萨赫勒——一个半沙漠半草原的过渡区。
撒哈拉沙漠是世界最大的沙漠，几乎占满整个非洲北部。沙漠东西约长4,800公里(3000英里)，南北在1300公里至1900公里(800至1200英里)之间，总面积约9065000km²。
横贯非洲大陆北部,东西长达5600公里,南北宽约1600公里，约占非洲总面积32%。
撒哈拉沙漠分为几部分：西撒哈拉；中部高原山地（包括位于阿尔及利亚的阿哈加尔高原，位于尼日尔的艾尔高原和位于乍得的提贝斯提高原）；东部是最为荒凉的区域，为特内雷沙漠和利比亚沙漠。撒哈拉沙漠的最高点为位于提贝斯提高原中的库西山，海拔为3415米。
撒哈拉沙漠主要的地形特色包括︰浅而季节性泛滥的盆地和大绿洲洼地，高地多石，山脉陡峭，以及遍布沙滩、沙丘和沙海。
沙漠中最高点为3,415米(11,204英尺)的库西(Koussi)山顶，位于查德境内的提贝斯提山脉；最低点为海平面下133米(436英尺)，在埃及的盖塔拉洼地(Qattara Depression)。
撒哈拉沙漠约在500万年之前就以气候型沙漠形式出现，即在上新世早期(530万～340万年前)。自从那时起，它就一直经历着干、湿情况的变动。
气候条件极其恶劣，是地球上最不适合生物生长的地方之一。阿拉伯语撒哈拉意即“大荒漠”。撒哈拉沙漠(英文名为：Sahara Desert)是世界上阳光最充足的地方，也是世界上最大和自然条件最为严酷的沙漠。
撒哈拉沙漠气候由信风带的南北转换所控制，常出现许多极端。它有世界上最高的蒸发率，并且有一连好几年没降雨的最大面积纪录。气温在海拔高的地方可达到霜冻和冰冻地步，而在海拔低处可有世界上最热的天气。
撒哈拉沙漠将非洲大陆分割成两部分，北非和南部黑非洲，这两部分的气候和文化截然不同，撒哈拉沙漠南部边界是半干旱的热带稀树草原，阿拉伯语称为“萨赫勒”，再往南就是雨水充沛，植物繁茂的南部非洲，阿拉伯语称为“苏丹”，意思是黑非洲。
撒哈拉沙漠由两种气候情势所主宰︰北部是干旱副热带气候，南部是干旱热带气候。干旱副热带气候的特征是每年和每日的气温变化幅度大，冷至凉爽的冬季和炎热的夏季至最高的降水量。
年平均日气温的年幅度约20℃(68℉)。平均冬季气温为13℃(55℉)。夏季极热。利比亚的阿济济耶(Al-Aziziyah)最高气温曾达到创纪录的58℃(136℉)。年降水量为76公釐(3吋)，虽然降雨变化极大，多数降水发生在12～3月期间。另一降水高潮是8月，以雷暴形式为其特征。
这种暴雨可导致巨大的暴洪冲入无降雨现象的区域。干旱热带气候的特征是随太阳的位置有一个很强的年气温周期；温和干旱的冬季和炎热干旱的季节之后有个反覆多变夏雨。撒哈拉沙漠干旱热带区域年平均日温差为17.5℃(31.5℉)。
最冷月份平均温度与北部副热带地区基本相同，有的时候日温差特别大，在北非的黎波里以南的一个气象测站，于1978年12月25日曾有白天最热达37.2℃，而晚上降至最低温-0.6℃的记录，日温差达37.8℃，真是可用「朝穿皮袄午穿纱」来形容，正可谓白天烈焰，晚上冰寒刺骨（虽然-0.6℃并不冷，但是温差达到了37.8℃，从酷热到酷冷之间的瞬间转换，其冷便可想而知），至春末夏初很热，50℃(122℉)的高温并不稀罕。
虽然干旱热带山丘的降水量全年都很小，低地的夏季一次雨量可达最高。在北部，这类降雨多数都是以雷暴方式发生。年降水量平均约125公釐(5吋)，中部山丘有时降雪。
沙漠西边缘的冷加那利洋流降低了气温，从而减少了对流雨，但湿度加大还时而出现雾。撒哈拉沙漠南部的冬季是吹哈麦丹风期，这是带沙和其他小尘粒的干燥东北风。
有几条河源自撒哈拉沙漠外，为沙漠内提供了地面水和地下水，并吸收其水系网放出来的水。
尼罗河的主要支流在撒哈拉沙漠汇集，河流沿着沙漠东边缘向北流入地中海；有几条河流入撒哈拉沙漠南面的乍得湖，还有相当数量的水继续流往东北方向重新灌满该地区的蓄水层；尼日河水在几内亚的富塔贾隆地区上涨，流经撒哈拉沙漠西南部然后向南流入海。
从阿特拉斯山脉和利比亚、突尼斯、阿尔及利亚以及摩洛哥的沿海高地流入的溪流和干河床(季节性溪流)提供了额外的水量。
尤其引人注目的是与提贝提斯山脉相关的干河床、湖泊、池塘组成的综合网络，以及塔西利-恩-阿耶(Tassili-n-Ajjer)和阿哈加尔山脉的类似网络，如塔曼拉基特(Tamanrasset)河。撒哈拉沙漠的沙丘储有相当数量的雨水，沙漠中的各处陡崖有渗水和泉水出现。
撒哈拉沙漠的土壤有机物含量低，且常常无生物活动，尽管在某些地区有固氮菌。洼地的土壤常含盐。沙漠边缘上的土壤则含有较集中的有机物质。
撒哈拉沙漠干旱地貌类型多种多样。由石漠(岩漠)、砾漠和沙漠组成。石漠多分布在撒哈拉中部和东部地势较高的地区,尼罗河以东的努比亚沙漠主要也是石漠。砾漠多见于石漠与沙漠之间,主要分布在利比亚沙漠的石质地区、阿特拉斯山、库西山等山前冲积扇地带。
沙漠的面积最为广阔,除少数较高的山地、高原外,到处都有大面积分布。
著名的有利比亚沙漠、赖卜亚奈沙漠、奥巴里沙漠、阿尔及利亚的东部大沙漠和西部大沙漠、舍什沙漠、朱夫沙漠、阿瓦纳沙漠、比尔马沙漠等。
面积较大的称为“沙海”,沙海由复杂而有规则的大小沙丘排列而成,形态复杂多样,有高大的固定沙丘,有较低的流动沙丘,还有大面积的固定、半固定沙丘。
固定沙丘主要分布在偏南靠近草原地带和大西洋沿岸地带。从利比亚往西直到阿尔及利亚的西部是流沙区。流动沙丘顺风向不断移动。在撒哈拉沙漠曾观测到流动沙丘一年移动9米的记录。
撒哈拉沙漠植被整体来说是稀少的，高地、绿洲洼地和干河床四周散布有成片的青草、灌木和树。在含盐洼地发现有盐土植物(耐盐植物)。在缺水的平原和撒哈拉沙漠的高原有某些耐热耐旱的青草、草本植物、小灌木和树。
撒哈拉沙漠高地残遗木本植物中重要的有油橄榄、柏和玛树。高地和沙漠的其他地方还发现的木本植物有金合欢属和蒿属(Artemisia)植物、埃及姜果棕、夹竹桃、海枣和百里香。
西海岸地带有盐土植物诸如柽柳(Tamarix senegalensis)。草类在撒哈拉沙漠则广泛分布，包括下列品种︰三芒草属(Aristida)、画眉草属(Eragrostis)和稷属(Panicum)。
大西洋沿岸则有马伴草(Aeluropus littoralis)和其他盐生草。各种短生植物组合构成重要的季节性草场，称作短生植被区。
撒哈拉沙漠北部的残遗热带动物群有热带鮎和丽鱼类，均发现于阿尔及利亚的比斯克拉(Biskra)和撒哈拉沙漠中的孤立绿洲；眼镜蛇和小鳄鱼可能仍生存在遥远的提贝斯提山脉的河流盆地中。
撒哈拉沙漠的哺乳动物种类有沙鼠、跳鼠、开普野兔和荒漠刺猬；柏柏里绵羊和镰刀形角大羚羊、多加斯羚羊、达马鹿和努比亚野驴；安努比斯狒狒、斑鬣狗、一般的胡狼和沙狐；利比亚白颈鼬和细长的獴。
撒哈拉沙漠鸟类超过300种，包括不迁徙鸟和候鸟。沿海地带和内地水道吸引了许多种类的水禽和滨鸟。内地的鸟类有鸵鸟、各种攫禽、鹭鹰、珠鸡和努比亚鸨、沙漠雕鴞、仓鴞、沙云雀和灰岩燕以及棕色颈和扇尾的渡鸦。
蛙、蟾蜍和鳄生活在撒哈拉沙漠的湖池中。蜥蜴、避役、石龙子类动物以及眼镜蛇出没在岩石和沙坑之中。撒哈拉沙漠的湖、池中有藻类、咸水虾和其他甲壳动物。生活在沙漠中的蜗牛是鸟类和动物的重要食物来源。沙漠蜗牛通过夏眠之后存活下来，在由降雨唤醒它们之前它们会几年保持不活动。
20世纪50年代以来,沙漠中陆续发现丰富的石油、天然气、铀、铁、锰、磷酸盐等矿。随着矿产资源的大规模开采,改变了该地区一些国家的经济面貌,如利比亚、阿尔及利亚已成为世界主要石油生产国,尼日尔成为著名产油国。沙漠中也出现了公路网、航空线和新的居民点。
金属矿物在经济上相当重要。阿尔及利亚拥有几个很大的铁矿，茅利塔尼亚西部的伊吉尔山(Mount Ijill)的储存量也相当可观；埃及、突尼斯、摩洛哥、西撒哈拉沙漠和尼日的存储量略逊。
毛里塔尼亚西南部阿克茹特(Akjoujt)附近埋有相当数量的铜矿石，阿尔及利亚贝沙尔(Bechar)南面有大量的锰矿。铀则广泛分布在撒哈拉沙漠，尤其尼日尔的极为重要。摩洛哥和西撒哈拉沙漠有极丰富的磷酸盐。
燃料资源包括煤、石油和天然气。煤的来源有摩洛哥的无烟煤层和靠近贝沙尔的烟煤田。第二次世界大战后，随著在阿尔及利亚的因萨拉赫(I-n-Salah)发现石油，在埃及的沙漠西部、利比亚的东北部、阿尔及利亚的东北部都发现丰富的储藏量。突尼西亚和摩洛哥的储藏量则少些，查德和尼日的储量也不多。
在撒哈拉也发现了油页岩。阿尔及利亚的大天然气田已开采，埃及、利比亚和突尼西亚也有小一些的天然气田。
2014年9月22日，中国科学院大气物理研究所最新的研究显示：大约700万年到1100万年前，特提斯海的收缩导致非洲撒哈拉沙漠的形成，这一观点推翻了撒哈拉沙漠形成于第四纪(大约300万年以来)的传统观点。
一般认为撒哈拉沙漠的形成时代不会早于第四纪。大量的地质记录显示第四纪冰期开始的时候撒哈拉出现了显著的干旱。撒哈拉的干旱程度主要受非洲夏季风的影响。
在第四纪之前，非洲夏季风的变化表现出明显的岁差周期(大约2万年周期)；在第四纪冰期开始之后，冰期间冰期旋回(大约4万年或10万年周期)开始影响非洲夏季风的强度。
中科院大气所研究人员与国外科学家合作发现，晚中新世托尔顿阶(大约700万年到1100万年前)是北非干旱加剧撒哈拉沙漠形成的关键时段。科学家利用挪威地球系统模式和公用大气模式揭示出，在托尔顿阶特提斯海收缩导致非洲夏季风显著减弱，干旱的沙漠环境在北非大面积形成。
特提斯海收缩不仅导致了北非平均气候态的变化，也加强了非洲夏季风对轨道变化的响应，随后成为控制撒哈拉沙漠范围变化的主要因素。
（1）北非位于北回归线两侧，常年受副热带高气压带控制，盛行干热的下沉气流，且非洲大陆南窄北宽，受副热带高压带控制的范围大，干热面积广。
（2）北非与亚洲大陆紧邻，东北信风从东部陆地吹来，不易形成降水，使北非更加干燥。
（3）北非海岸线平直，东侧有埃塞俄比亚高原，对湿润气流起阻挡作用，使广大内陆地区受不到海洋的影响。
（4）北非西岸有加那利寒流经过，对西部沿海地区起到降温减湿作用，使沙漠逼近西海岸。
（5）北非地形单一，地势平坦，起伏不大，气候单一，形成大面积的沙漠地区。
