Deșertul acoperă cea mai mare parte a Turkmenistanului, o întindere lungă de la est la vest. Acesta atinge pe scară largă crestele dunelor, care stau la baza rocilor, la câteva sute de metri deasupra nivelului mării. Se află la est de Marea Caspică, care are un mal estic abrupt. Se învecinează, la nord, cu delta lungă care alimentează Marea Aral de Sud, mai la nord, un alt lac endorheic, cu o înălțime de aproximativ 58 de metri mai mare decât Marea Caspică. La nord-est, delta este cea a râului Amu Dar’ya, care delimitează granița lungă cu deșertul Kyzyl Kum, din Uzbekistan. În deceniile de la începutul anilor 1980, extensia relativ mică a deșertului „Aral Karakum” ocupă cea mai mare parte a fostului fund al Mării Aral, aproximativ 15.440 de mile pătrate/40.000 km2. Marea a fluctuat de-a lungul mileniilor. Pierderea sa majoritară în timpul existenței Uniunii Sovietice a coincis cu marile proiecte de irigații. Marea Aral de Nord s-a refăcut la o statistică în 2009, dar Marea Aral de Sud a scăzut până la o stază de mici dimensiuni la gura de vărsare a râului.
În interiorul marginii de nord-vest a deșertului se afla cândva un râu. În Pleistocenul târziu, Amu Dar’ya obișnuia să curgă dincolo de bazinul Aral spre lacul Sarykamysh, apoi spre Marea Caspică. Sedimentarea și inundațiile din timpul unei perioade pluviale au dus la revărsarea în valea râului Zeravshan, la est. Cele două fluxuri au fuzionat și au format sau extins lacul Horezm. Pe măsură ce acesta din urmă, care se formase în perioada Khvaliniană anterioară, s-a revărsat spre nord, și-a croit legătura cu Marea Aral de-a lungul coridorului de populație Akcha Dar’ya din acea vale joasă și blândă (o comunitate îndepărtată din vestul Uzbekistanului și nord-estul Turkmenistanului).
.