“库布齐”为蒙古语，意思是弓上的弦，因为它处在黄河下像一根挂在黄河上的弦，因此得名。

库布齐沙漠是中国第七大沙漠，西、北、东三面均以黄河为界，地势南部高，北部低。南部为构造台地，中部为风成沙丘，北部为河漫滩地，流动沙丘约占61%，长400公里，宽50公里，沙丘高10～60米，像一条黄龙横卧在内蒙古鄂尔多斯高原北部，横跨内蒙古三旗。形态以沙丘链和格状沙丘为主。

气候类型属于温带干旱、半干旱区，年大风天数为25～35天。东部属于半干旱区，雨量相对较多；西部属于干旱区，热量丰富；中东部有发源于高原脊线北侧的季节性川沟10余条，沿岸土壤肥力较高；西部地表水少，水源缺乏，仅有内流河沙日摩林河向西北消失于沙漠之中。沙漠西部和北部因其地靠黄河，地下水位较高，水质较好，可供草木生长。库布齐沙漠的植物种类多样，植被差异较大。东部为草原植被，西部为荒漠草原植被，西北部为草原化荒漠植被。主要植物种类为东部的多年禾本植物，西部的半灌木植物，北部河漫滩地碱生植物，以及在沙丘上生长的沙生植物。在北部的黄河成阶地地区，多系泥沙淤积土壤，土质肥沃，水利条件较好，是黄河灌溉区的一部分，粮食产量较高，向来有“米粮川”之称。

东部地带性土壤为栗钙土，西部则为棕钙土，西北部有部分灰漠土。河漫滩上，分布着不同程度的盐化浅色草甸土。由于干旱缺水，境内以流动、半流动沙丘为主。区内地带性植被，东部为草原类型，西部为荒漠草原植被类型，西北部为草原化荒漠植被类型。干草原植被类型为：多年生禾本科植物占优势，伴生有小半灌木百里香等，也有一定数量的达乌里胡枝子、阿尔泰紫菀等；西部与西北部半灌木成分增加，建群种为狭叶锦鸡儿、藏锦鸡儿、红沙以及沙生针矛、多根葱等。

北部河漫滩地生长着大面积的盐生草甸和零星的白刺沙堆。沙生植被：流动沙丘上很少有植物生长，仅在沙丘下部和丘间地生长有籽蒿、杨柴、木蓼、沙米、沙竹等；流沙上有沙拐枣。半固定沙丘表现为：东部以油蒿、柠条、沙米、沙竹为主；西部以油蒿、柠条、霸王、沙冬青为主，伴生有刺蓬、虫实、沙米、沙竹等。固沙丘表现为：东、西部都以油蒿为建群种；东部还有冷蒿、阿尔泰紫菀、白草等，牛心朴子也有一定数量。