撒哈拉沙漠作为世界最大的热带沙漠，其气候以极端干旱和剧烈温差著称。全年降水量不足100毫米，部分地区甚至数十年无降雨。干燥的信风与副热带高压带共同作用，使得水汽难以在此停留。
昼夜温差可达40℃以上，白天气温常突破50℃，夜间却可能骤降至0℃以下。这种极端变化源于沙漠地表缺乏植被与水分调节，沙石吸热散热速度极快。夏季高温期，地表温度甚至能煎熟鸡蛋，而冬季高海拔区域偶现霜冻。
哈马丹风是撒哈拉特有的灾害性天气现象，这种干燥炎热的东北风常携带大量沙尘，能见度瞬间降至不足50米。沙尘暴频发季节，橙色天空成为常态，细小的尘埃颗粒可飘散至数千公里外的欧洲大陆。
尽管环境严酷，撒哈拉仍存在局部微气候。绿洲依靠地下水形成湿润小环境，而阿特拉斯山脉迎风坡能获得相对较多降水。近年气候变化导致沙漠南缘持续扩张，年均向北推进约10公里，威胁周边国家农业带。
