卡拉库姆沙漠的地形较为鲜明，很好的反映了其起源和地质发展。外温古兹卡拉库姆的表面受到暴风侵蚀。中卡拉库姆平原从阿姆河延伸到里海，呈与河流走向同一的斜面。由风聚集起来的有些过高的沙垄的高度在75—90公尺之间，依年龄和风速而异。略少于10%的地区由新月形沙丘组成，其中一些高9公尺或更高。沙丘间有许多凹地，为厚达9公尺的沉积黏土层所覆盖，在降水时可以当做汇水的盆地。如果在这些汇满水的盆地中种植甜瓜和葡萄一类的水果，才可能会有一定的收获。在咸海附近哈萨克境内的另一个小一些的沙漠，被称为咸海卡拉库姆沙漠。据考察，卡拉库姆沙漠的沙子是由当地的黑色岩层经常年风化而成的。