塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠，也是世界上面积第二大的流动沙漠，位于中国新疆塔里木盆地的中央，东面有祁连山，西面是阿赖山与塔吉克斯坦共和国接壤，南面是昆仑山，北面是天山。
分属于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治洲、喀什市、和田市和阿克苏地区。其地理坐标约为36°26′~42°10′N, 74°88′~ 90°00′E，沙漠整体东西长约1000余千米，南北宽约400多千米。
“塔克拉玛干”在维吾尔语中的意思是“进去出不来”，也被称为“死亡之海”。这个名字生动地反映了沙漠的广袤无垠、环境恶劣以及穿越其中的巨大危险性。沙漠中流沙广布、气候干旱、水源稀缺，在缺乏现代导航和补给手段的情况下，进入这片沙漠的人很容易迷失方向，难以走出，所以被赋予了这样一个富有警示意味的名称。
塔克拉玛干沙漠的形成演变是一个漫长的过程，在地质历史时期，塔里木盆地所在区域的地壳运动导致其逐渐凹陷，周围山脉隆起，形成了盆地地形。这一地形格局限制了水汽的进入，为沙漠的形成奠定了地理基础。
早第三纪时期，塔里木盆地接受了大量的陆相沉积。当时气候相对温暖湿润，沉积了厚层的泥沙等物质。这些沉积物成为后来沙漠沙源的一部分。
随着全球气候变化，尤其是新第三纪以来，塔里木地区的气候开始向干旱化转变。印度板块持续向北挤压，青藏高原不断隆升，阻挡了来自印度洋的暖湿气流。同时，欧亚大陆内部的干旱化加剧，塔里木盆地降水逐渐减少。
到了更新世，干旱气候进一步加强，塔里木盆地的植被逐渐退化，风力作用增强。风开始吹蚀地表的松散沉积物，将大量沙粒搬运堆积，初步形成了沙漠的雏形。
随后数千年来，人类在塔里木盆地周边发展绿洲农业。大规模的灌溉导致地下水位变化，部分地区土地盐渍化加重，植被减少。随着人口增加，过度放牧使得地表植被遭到破坏，土壤失去植被保护后更易被风蚀。在某些时期的过度开垦，也使得原本脆弱的生态环境进一步恶化，促使沙漠不断向外扩张。
沙漠植被极端稀少，几乎大部分地区缺乏植物覆盖，但在沙漠四周，沿河流两岸，生长发育着密集的胡杨林和柽柳灌木，形成“沙海绿岛”。特别是纵贯沙漠的和阗河两岸，有芦苇、胡杨等多种沙生野草，构成沙漠中的“绿色走廊”。
如果将全国各地的胡杨作比较，无论胡杨之美还是胡杨之刚毅都由新疆获冠。新疆胡杨号称“生而一千年不死，死而一千年不倒，倒而一千年不腐”。在轮台的塔里木河附近沙漠地区，胡杨林的气势、规模均在全国之首，轮台的胡杨林公园也是国内的沙生植物胡杨树林的观赏公园。当秋色降临，步入胡杨林，四周为灿烂金黄所包围。
沙漠的西部和南部海拔高达1200~1500米，东部和北部则为800~1000米。沙丘最高达200米左右，沙丘类型复杂多样，有复合型沙山和沙垄，宛若巨龙；还有塔型沙丘群，呈各种蜂窝状、羽毛状、鱼鳞状，变幻莫测。沙漠中有两座红白分明的高大沙丘，名为“圣墓山”，由红沙岩和白石膏组成，风蚀蘑菇奇特壮观，高约5米，巨大的盖下可容纳10余人。
沙漠中矿物资源丰富，矿物成分约30余种。截至2010年，在包含塔克拉玛干沙漠的塔里木盆地，探明有八十亿吨石油、十万亿立方米天然气。中国建设了塔里木沙漠公路、和若铁路等，方便了沙漠地区的资源开发与运输，也为旅游提供了便利。
塔克拉玛干沙漠腹地有大片古老王国的遗址楼兰是沙漠文明中最著名的一个，这个西域的传奇国家原本地处丝绸之路要冲，往来的货物云集，富庶而安逸。但是，在沙漠里，太多文明昙花一现，转瞬即逝。楼兰古城在15个世纪后，重见天日，使人们得以窥见古城当时盛况之一斑。
在新疆，沙漠旅游已经成为不少县市重点打造的旅游产品，包括越野、徒步、康养、拓展、观测气象（海市蜃楼）、观星、研学等特色产品。