Il deserto copre la maggior parte del Turkmenistan, una lunga fascia est-ovest. Raggiunge ampiamente le creste delle dune, sotto la roccia, a qualche centinaio di metri sopra il livello del mare. Si trova ad est del Mar Caspio, la cui riva orientale è ripida. Confina, a nord, con il lungo delta che alimenta il Mare d’Aral meridionale più a nord, un altro lago endoreico, circa 58 metri più alto del Mar Caspio. Il delta è quello del fiume Amu Dar’ya a nord-est che delimita il lungo confine con il deserto del Kyzyl Kum, dell’Uzbekistan. Nei decenni dall’inizio degli anni 1980, l’estensione relativamente piccola del deserto “Aral Karakum” occupa la maggior parte del vecchio fondale del Mare d’Aral, circa 15.440 sq mi/40.000 km2. Il mare ha fluttuato nel corso dei millenni. La sua perdita maggioritaria durante l’esistenza dell’Unione Sovietica ha coinciso con grandi progetti di irrigazione. Il Mare d’Aral del Nord è stato ristabilito ad uno statis nel 2009, ma il Mare d’Aral del Sud si è ridotto ad una piccola stasi alla sua foce del fiume.
Al bordo nord-ovest del deserto c’era un fiume. Nel tardo Pleistocene, l’Amu Dar’ya scorreva oltre il bacino di Aral fino al lago Sarykamysh e poi al Mar Caspio. La sedimentazione e le inondazioni durante un periodo pluviale hanno portato allo straripamento nella valle del fiume Zeravshan a est. I due flussi si fusero e formarono o ampliarono il lago Horezm. Quest’ultimo, che era stato formato dal precedente periodo khvaliniano, straripando verso nord ha scavato il suo collegamento con il Mare d’Aral lungo il corridoio di popolazione Akcha Dar’ya di quella valle bassa e dolce (una comunità remota dell’Uzbekistan occidentale e del Turkmenistan nordorientale).