Öknens öken täcker större delen av Turkmenistan, ett långt öst-västligt stråk. Den når i stor utsträckning dynkrön, som underlagras av berg, några hundra meter över havet. Den ligger öster om Kaspiska havet som har en brant östra strand. Den gränsar i norr till det långa delta som matar södra Aralsjön längre norrut, en annan endorheisk sjö som ligger cirka 58 meter högre än Kaspiska havet. Deltaet är Amu Dar’ya-flodens delta i nordost som avgränsar den långa gränsen mot Kyzyl Kum-öknen i Uzbekistan. Under decennier sedan början av 1980-talet har den relativt lilla ökenutvidgningen ”Aral Karakum” upptagit större delen av Aralsjöns tidigare havsbotten, cirka 15 440 kvadratkilometer/40 000 km2. Havet har fluktuerat under årtusenden. Den största delen av havet försvann under Sovjetunionens existens, vilket sammanföll med stora bevattningsprojekt. Norra Aralsjön återställdes till en statistisk nivå 2009, men södra Aralsjön ebbade ut till en liten stas vid dess flodmynning.
I den nordvästra kanten av öknen fanns tidigare en flod. I slutet av pleistocen brukade Amu Dar’ya rinna bortom Aralbäckenet till Sarykamysh-sjön och sedan till Kaspiska havet. Sedimentation och översvämningar under en pluvial period ledde till överflöd till Zeravshan-flodens dalgång i öster. De två flödena smälte samman och bildade eller utvidgade Horezmsjön. När den senare, som hade bildats under den tidigare khvalinska perioden, svämmade över norrut, skapade den sin förbindelse med Aralsjön längs befolkningskorridoren Akcha Dar’ya i den låga, mjuka dalen (ett avlägset samhälle i västra Uzbekistan och nordöstra Turkmenistan).