如果将沙漠比作人，那么它的天气就是人的表情，塔克拉玛干沙漠的表情是神秘莫测的。许多学者认为，塔克拉玛干是“干旱之极”，没有降水，湿度基本为零。几千年来，没有过关于塔克拉玛干气候的正规记录，而一些“亲临”的人，又因时间、条件所限，所见又十分局部，所传达的信息自然难以准确，所以塔克拉玛干沙漠的天气始终是一个谜。
沙漠气候，不是干、热两个字所能简单概括的，是由复杂的天气要素组成的。 地球上最热的地方，不是在赤道，而是在沙漠地区。目前世界上气温的最高纪录是57．8℃，那是1922年9月和1933年8月，分别在利比亚的阿济济亚和墨西哥的圣路易斯测得的。前者在地中海南岸，其南为举世闻名的撒哈拉大沙漠；后者在墨西哥中部，位临北美沙漠。
根据上面的分析，塔克拉玛干沙漠腹地理应是塔里木的高温中心。实际并非如此。在塔克拉玛干有三个高温区，一个在麻扎塔格山之南，一个在若羌县之东，一个在偏北的满西之北。这三个地方7月份的平均气温均超过长江三大火炉。而真正作为沙漠中心的塔中地区，气温却低于上述三处。
按绝对最高温而言，沙漠中超过40℃的日子并不多，极值也不过42．7℃。这种现象的出现，主要是沙漠的广袤，使其具有很强的散热能力。至于人们在沙漠中觉得酷热难熬，原因是沙漠中没有遮蔽之处，一直曝晒于烈日之下，加上极度的干旱，增强了炎热的感觉。只要制造一个遮蔽的环境，例如打一顶太阳伞，你马上会有一种凉爽的感觉。
传言塔克拉玛干沙漠的风暴，是湮埋这一地区古代文明的重要原因。其实，塔克拉玛干沙漠腹地大风并不多，并且在高大沙丘区，沙丘移动十分缓慢，一年移动距离不足一米。所以，人们常说的历史时期以来，塔克拉玛干沙漠向南移动了80至100千米的说法是不对的。
历史时期以来，塔克拉玛干新增沙漠化土地不过三万多平方千米，即使全部摊到塔克拉玛干南缘，也不过平均4千米的距离。这是因为原来就在沙漠中的城镇、丝路在废弃后被沙埋所造成的沙漠大规模向南移的假象，实际上，这些遗址南面原先也是沙漠，它们的废弃造成了南北沙漠合二为一的结果。
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