O deserto cobre a maior parte do Turquemenistão, um longo swathe leste-oeste. Atinge largamente as cristas das dunas, sub-ladeadas por rochas, a algumas centenas de metros acima do nível do mar. Fica a leste do Mar Cáspio, que tem uma margem leste íngreme. Contígua, a norte, ao longo delta que alimenta o Mar Aral do Sul mais a norte, outro lago endorréico, cerca de 58 metros mais alto do que o Mar Cáspio. O delta é o do rio Amu Dar’ya a nordeste, demarcando a longa fronteira com o deserto de Kyzyl Kum, no Uzbequistão. Em décadas desde o início dos anos 80, a relativamente pequena extensão desértica do “Aral Karakum” ocupa a maior parte do antigo fundo marinho do Mar de Aral, cerca de 15.440 km2 quadrados. O mar tem flutuado durante milénios. A sua perda maioritária durante a existência da União Soviética coincidiu com grandes projectos de irrigação. O Mar de Aral do Norte estava se recuperando para uma estatística em 2009, mas o Mar de Aral do Sul diminuiu para uma pequena estase na sua foz.
Com a margem noroeste do deserto costumava ser um rio. No final do Pleistoceno, o Amu Dar’ya costumava fluir para além da Bacia de Aral até ao Lago Sarykamysh e depois até ao Mar Cáspio. Sedimentação e inundações durante um período pluvial levaram ao transbordamento para o vale do rio Zeravshan, a leste. Os dois caudais fundiram-se e formaram ou expandiram o Lago Horezm. Como este último, que tinha sido formado pelo período Khvalinian anterior, transbordou para norte, ele esculpiu sua ligação com o Mar de Aral ao longo do corredor da população Akcha Dar’ya daquele vale baixo e gentil (uma comunidade remota do Uzbequistão ocidental e nordeste do Turquemenistão).