Ørkenen dækker det meste af Turkmenistan, en lang øst-vestgående strækning. Den når i vid udstrækning op til klitkrat, der er underlejret af klipper, et par hundrede meter over havets overflade. Den ligger øst for Det Kaspiske Hav, som har en stejl østbred. Den støder mod nord op til det lange delta, der giver næring til det sydlige Aralshav længere mod nord, en anden endorheisk sø, der ligger ca. 58 meter højere end Det Kaspiske Hav. Deltaet er deltaet af Amu Dar’ya-floden mod nordøst, der afgrænser den lange grænse til Kyzyl Kum-ørkenen i Usbekistan. I årtier siden begyndelsen af 1980’erne har den relativt lille ørkenudvidelse “Aral Karakum” optaget det meste af Aralsøens tidligere havbund, ca. 15 440 km2/40 000 km2. Havet har svinget i løbet af årtusinder. Det meste af det forsvandt under Sovjetunionens eksistens, hvilket faldt sammen med store kunstvandingsprojekter. Det nordlige Aralshav blev genoprettet til en statistik i 2009, men det sydlige Aralshav ebbede ud til en lille stase ved dens flodmunding.
I den nordvestlige udkant af ørkenen lå der tidligere en flod. I slutningen af Pleistocæn plejede Amu Dar’ya at flyde ud over Aralbassinet til Sarykamysh-søen og derefter til Det Kaspiske Hav. Sedimentation og oversvømmelser i en pluvial periode førte til overløb til Zeravshan-floddalen mod øst. De to strømme smeltede sammen og dannede eller udvidede Horezm-søen. Da sidstnævnte, som var blevet dannet af den tidligere Khvalinian-periode, løb over mod nord, skabte den sin forbindelse med Aralsøen langs Akcha Dar’ya-befolkningskorridoren i denne lave, bløde dal (et fjerntliggende samfund i det vestlige Usbekistan og det nordøstlige Turkmenistan).