El Sahara tiene uno de los climas más duros del mundo. Ubicada en el cinturón de vientos alisios, la región está sujeta a vientos que con frecuencia son fuertes y soplan constantemente desde el noreste entre una celda subtropical de alta presión y una celda ecuatorial de baja presión. A medida que el aire se mueve hacia abajo desde la alta presión a la celda de baja presión, el clima se vuelve más cálido y seco. Los vientos desecantes y cargados de polvo a veces se sienten al norte y al sur del desierto, donde se les conoce como sirocco, khamsin, simoom y harmattan.

Las zonas fronterizas en el norte y el sur, donde el desierto se fusiona con la estepa, reciben alrededor de 10 pulgadas (25 cm) de lluvia al año con cierta regularidad estacional, pero en la mayor parte de la región la precipitación es más escasa, con un promedio anual total de menos de 5 pulgadas (12.7 cm). Las precipitaciones suelen ser torrenciales cuando ocurren después de largos períodos secos que a veces duran años. La baja humedad relativa de la región rara vez supera el 30% y suele estar en el rango del 4% al 5%.

Las temperaturas diurnas son altas, con un promedio de 30 grados y con frecuencia más 37.5 grados. La pérdida de calor es rápida en la noche. Las temperaturas de congelación no son infrecuentes en las noches de diciembre a febrero.