Fisiografía
Varias cadenas y cadenas montañosas pequeñas, compuestas de areniscas y arcillas de la edad Cenozoica (es decir, formadas en los últimos 65 millones de años), se elevan en la parte occidental del desierto. Las montañas Mazartag en forma de arco, ubicadas entre los valles de los ríos Hotan y Yarkand (Ye’erqiang), se arquean hacia el suroeste. Unas 90 millas (145 km) de largo y de 2 a 3 millas (3 a 5 km) de ancho, y con una altura máxima de 5,363 pies (1,635 metros), se elevan un promedio de solo 1,000 a 1,150 pies (300 a 350 metros) sobre la superficie de la llanura arenosa. Cerca hay otra cordillera insular, rodeada por todos lados por macizos de arenas móviles; la montaña Rosstagh, también conocida como Montaña Tokhtakaz, alcanza una elevación de 5.117 pies (1.560 metros), y la cordillera se eleva de 600 a 800 pies (180 a 240 metros) por encima de la llanura. Ambas cordilleras están cubiertas por un manto poco profundo de eluvio y escombros de roca y tienen vegetación escasa de tipo desértico. En el norte, las arenas del Takla Makan forman un límite claro con el valle del río Tarim con vegetación.
La pendiente general de la llanura es de sur a norte, y los ríos que salen de las montañas Kunlun fluyen en esa dirección. Los valles de los ríos Hotan y Keriya han sobrevivido hasta el día de hoy, pero la mayoría de los ríos menos profundos se han perdido en las arenas, después de lo cual sus valles vacíos se llenaron de arena transportada por el viento.
La superficie del Takla Makan se compone de depósitos aluviales friables de varios cientos de pies de espesor. Este estrato aluvial se ha visto afectado por el viento, y su cubierta de arena transportada por el viento es de hasta 1.000 pies de espesor. El relieve consiste en una variedad de características topográficas eólicas (formadas por el viento) y dunas de arena de diversas formas. Estas dunas de arena eólicas se formaron a través de la erosión de los depósitos aluviales y coluviales de la cuenca del Tarim y de las llanuras al pie de las montañas de Kunluns y el Tien Shan oriental. El tamaño de las cadenas de dunas de arena más grandes es considerable: varían de 100 a 500 pies (30 a 150 metros) de altura y de 800 a 1.650 pies (240 a 500 metros) de ancho, con una distancia entre las cadenas de 0,5 a 3 millas (1 a 5 km). Las formas topográficas eólicas más altas son las dunas piramidales, que se elevan de 650 a 1.000 pies (200 a 300 metros). En las partes oriental y central del desierto, predominan redes de dunas huecas y grandes y complejas cadenas de dunas de arena. También son comunes en la parte occidental del desierto (al este del valle del río Hotan), donde coexisten formas topográficas transversales y longitudinales (con respecto al viento). En el borde del desierto, predominan las dunas de arena semipermanentes y agrupadas con tamariscos y arbustos de nitro, así como las regiones arcillosas con dunas de arena desconectadas. Esta diversidad de características eólicas es el resultado de las complejas condiciones de viento de la cuenca.