Thực vật sa mạc có những cách thích nghi đặc biệt cho phép chúng tồn tại trong môi trường khắc nghiệt mà chúng sống. DesertUSA mô tả những thích nghi này là cả "cơ chế vật lý và hành vi".
Theo Bảo tàng sa mạc Arizona-Sonora, "Thực vật sa mạc có xu hướng trông rất khác so với thực vật có nguồn gốc từ các vùng khác. Chúng thường bị sưng, có gai và có những chiếc lá nhỏ hiếm khi có màu xanh sáng." Vẻ ngoài khác biệt này thể hiện sự thích nghi mà cây cối đã tạo ra để tồn tại trong điều kiện sa mạc khô cằn.
Cây mọng nước là thực vật có khả năng thích nghi để tích trữ nước trong lá, thân và rễ của chúng. Chúng bao gồm tất cả các loài xương rồng cũng như một số cây không thuộc họ xương rồng được tìm thấy trong sa mạc, bao gồm cây lô hội, cây thùa và cây vòi voi.
Việc mở lỗ khí của lá cây cho phép nó hấp thụ khí cacbonic cần thiết cho quá trình quang hợp nhưng cũng làm cho cây dễ bị mất nước. Các nhà khoa học phân loại nhiều thực vật sống trên sa mạc là thực vật CAM. Chúng mở lỗ khí vào ban đêm để lấy carbon dioxide và sử dụng nó để tạo thành axit malic vào buổi sáng, khiến chúng có vị đắng vào đầu ngày. Khi thực vật trải qua quá trình quang hợp trong ngày, nó phá vỡ axit malic để giải phóng carbon dioxide cần thiết để tạo thành glucose, trong khi lỗ khí vẫn đóng.
