Sức nóng tỏa ra từ mặt trời và làm nóng mặt đất bắt đầu làm nóng không khí và sau đó thoát vào khí quyển do thiếu mây và độ ẩm. Đây là lý do chính khiến sa mạc có thể nóng vào ban ngày nhưng lạnh vào ban đêm.
Các sa mạc khô và nóng mà mô hình sưởi ấm và làm mát này xảy ra bao gồm sa mạc Mojave và Đại lưu vực ở Hoa Kỳ và sa mạc Sonoran và Chihuahuan ở Mexico. Các mùa nói chung ấm áp quanh năm nhưng nóng hơn rất nhiều vào mùa hè. Do khu vực thiếu độ ẩm, mặt đất nhận bức xạ nhiệt từ mặt trời nhiều hơn hai lần vào ban ngày và mất nhiệt nhiều hơn hai lần vào ban đêm so với môi trường ẩm ướt hơn.
Các sa mạc khô và nóng có nhiệt độ trung bình hàng năm từ 20 đến 25 độ C, và nhiệt độ khắc nghiệt có thể dao động từ 43 đến 49,5 độ C vào ban ngày và âm 18 độ C vào ban đêm. Vì nắng nóng và ít mưa nên không có cây cối tán lớn để che bóng mát cho động vật và thực vật. Hầu hết các loài thực vật đều có chiều cao mập mạp, chẳng hạn như cây bụi ôm sát mặt đất, và có rất ít động vật có vú lớn vì chúng thường không có khả năng tích trữ đủ nước.
