由地球的内力和外力共同作用而形成的，内力作用包括地壳运动、岩浆活动和地震等，内力作用能量来源于地球内部；外力作用包括流水、风力、冰川、海浪等的作用，具体作用形式包括风化、侵蚀、搬运、沉积和固结成岩作用
同时气候是形成塔克拉玛干沙漠的重要原因，气候类型属于干旱少雨的温带大陆性气候
塔克拉玛干沙漠的地表是由几百米厚的松散冲积物形成的，远在450万年前就已经出现，据有关学者探究，塔克拉玛干沙漠所处的塔里木盆地曾是一片的浅海，但是地壳运动使海洋消逝，加上青藏高原、帕米尔高原以及天山的隆升，将塔里木地区包围形成了盆地，海洋水汽难以抵达，致使塔里木盆地极度干旱，如此以来便在日积月累的风化下形成了塔克拉玛干沙漠。
塔克拉玛干沙漠的地表是由几百米厚的松散冲积物而形成。这一冲积层受到风的影响，其为风所移动的沙盖厚达300米。风形成的地形特征多种多样，各种形状与大小的沙丘均可见到。克拉玛干沙漠，系暖温带干旱沙漠，酷暑最高温度达67.2℃，昼夜温差达40℃以上；平均年降水不超过100毫米，最低只有四五毫米；而平均蒸发量高达2500～3400毫米。
