乌兰布和沙漠北至狼山，东北与河套平原相邻，东近黄河，南至贺兰山北麓，西至吉兰泰盐池。东西宽约80千米，南北长约200千米，总面积1.6万平方千米。沙漠呈北东—西南方向分布于河套平原的西南部，介于黄河、狼山、巴音乌拉山之间。行政区域上分布在阿拉善盟、乌海市和巴彦淖尔市内。乌兰布和是蒙古语，为红色公牛之意。

乌兰布和沙漠在地质构造上属华北台地阿拉善台隆吉兰泰断陷盆地的西南部。第四纪沉积物总厚度1000米以上，这些沉积物质提供了丰富的沙源，为沙漠的形成奠定了物质基础。乌兰布和沙漠的地形呈四周高中间低，自东南向西北逐渐降低；吉兰泰盐湖是沙漠最低处，海拔1030米。地处于温带干旱区，干旱少雨、昼夜温差大、多风强劲。年平均气温为7.5～8.5℃。热量、光照、无霜期均为内蒙古沙漠中最为优越的地区之一。年平均降水量100～145毫米，主要集中于7～9月份，年蒸发量2400～2900毫米。年平均风速3～3.7米/秒，年大风日数20～40天。风能资源较为丰富。黄河贯穿东和东南边缘，大部分地段可引黄河水自流灌溉。地下水丰富，潜水埋深一般为1.5～3米，同时有数层至十几层量多、质高的承压水。地带性土壤为棕钙土和灰漠土，且具有不同程度的草原和荒漠的过渡性特性。沙漠内流动沙丘约占总面积的36.9%，半固定沙丘占33.3%，固定沙丘占29. 8%。沙丘形态主要是新月形垄状和链状沙丘、格状沙丘、复合型沙垄和沙丘链（见图）。东南部主要以流动沙丘为主；西南部为古湖积平原，吉兰泰盐湖位于其中；东北部为古代黄河冲积平原，因河床自西向东摆动，形成了广泛的低洼地、低湿地或积水湖泊。

黄河边的乌兰布和沙漠

风沙土分布广泛，湖盆、洼地则为不同程度的盐化土，为沙生、盐生植物生长的天然场所。沙丘间较广阔的低平地为黏质土壤，颜色灰白，当地称白浆土，是沙漠沙丘间的主要土壤类型，质地黏重、坚实，表层具有裂纹，通常仅生长有少数的沙冬青等。地带性植被为荒漠和草原，荒漠和草原以复合形式存在。主要是由几种小型针茅禾草组成的成片荒漠化草原群落，与藏锦鸡儿、红砂等荒漠植被镶嵌交错而组成过渡性植被。流动沙丘下部或丘间地以零星分布的籽蒿、锦鸡儿为主。在水分条件较好的低地，主要生长以芨芨草、芦苇、盐爪爪等为主的盐化草甸植被。在沙漠的西部和西南部有梭梭、红砂生长。有些地段还常见白刺、霸王、沙拐枣、沙冬青等植物出现。在沙漠的北部还有少量胡杨林分布。沙漠日照充足，湖池广布，是开展沙漠考察、观光、骑骆驼等旅游项目的理想场所。