Песчаная пустыня Кызылкум находится в Средней Азии, в междуречье рек Амударьи и Сырдарьи, в Узбекистане, Казахстане и частично в Туркмении.
Название «Кызылкум» с тюркского можно перевести как «Красные пески». Красноватую окраску имеют здесь пески, образовавшиеся путем выветривания и развевания коренных песчанистых отложений.
Поверхность пустыни имеет пологий общий наклон с юго-востока на северо-запад, к побережью Аральского моря.
Пустыня Кызылкум на северо-западе ограничена Аральским морем, на северо-востоке - Сырдарьей, на востоке отрогами Тянь-Шаня и Памиро-Алая, на юго-западе - Амударьей. Площадь пустыни - около 300 тысяч кв.км.
Пустыня Кызылкум на представляет собой равнину с общим уклоном на северо-запад (высота от 300 метров на юго-востоке до 53 метров на северо-западе); имеет ряд замкнутых впадин и изолированных сильно расчлененных останцовых гор - Букантау (764 м), Кульджуктау (до 785 м), Тамдытау (922 м) и других, сложенных сильнодислоцированными и метаморфизованными палеозойскими сланцами, роговиками, известняками, гранитами.
Горы пустынны, большей частью с выровненными вершинами, скалистыми, сильно расчлененными склонами. Большую часть пустыни занимают песчаные массивы, образованные полузакрепленными песками. Наиболее распространены песчаные гряды меридиональной ориентировки.
Относительная высота гряд - от 3 до 30 м, максимальная - до 75 м. Равнинные пространства сложены кайнозойскими глинами и песчаниками, на севере и северо-западе - суглинисто-супесчаными речными отложениями Жандарьи, Куандарьи и других древних русел Сырдарьи и древнего русла Амударьи - Акчадарьи, впадавших в юго-восточный угол Аральского моря; на северо-западе много такыров.
Герцинские складчатые структуры основания Туранской плиты выступают на поверхность в виде характер ных для пустыни Кызылкум невысоких (до 470-920 м) островных гор. Это останцовые кряжи Букантау, Жетимтау, Тамдытау, Кульджуктау и др., на западе - Султан-Увайс. Они представляют собой останцы герцинских складчатых образований, расположенные на продолжении северных цепей Гиссаро-Алайской системы (Туркестанского хребта и хребта Нуратау) и приподнятые новейшими тектоническими движениями. Кряжи сложены сильно дислоцированными и метаморфизованными палеозойскими сланцами, известняками, гранитами и пр.
На вершинах и гребнях многих останцов развиты поверхности выравнивания, используемые для богарных посевов. Пустынные склоны останцовых гор расчленены короткими ущельями, у подножий имеются шлейфы щебнисто-песчаных накоплений. Часто они служат вместилищами пресных грунтовых вод, которые местами питают родники, снабжающие водой горнорудные поселки.
В останцовых горах пустыни имеются разнообразные минеральные богатства (мрамор, графит, бирюза, асбест, каменный уголь и др.), работают рудники. Не так давно открыто Мурунтауское месторождение золота, где уже вырос город Зарафшан («золотоносный» - по-узбекски).