Лёссовые эфемеровые пустыни распространены на возвышенностях Бадхыз и Карабиль, в Голодной степи, на подгорных лёссовых, лёссово-глинистых и глинистых равнинах. В этом типе пустынь находят наиболее полное выражение зональные черты природы южных, субтропических пустынь. Для них характерен своеобразный режим развития, связанный с крайне неравномерным распределением осадков в течение года.
В период выпадения основной массы осадков (март-апрель) пустыня покрывается сплошным густым сочным ковром эфемеров и эфемероидов из осоки узколистной, мятлика живородящего, видов костра и пырея, мака желтого, тюльпанов, лютика Северцова, астрагала, крупки и т. д., над которым поднимаются гигантские зонтичные ферула и дорема.
Температуры воздуха в это время не так высоки (+10-18 °С), поэтому испарение не особенно велико. Влага впитывается в почву, хорошо увлажняя ее. Легко растворимые соли из верхних горизонтов выщелачиваются, частично вымываются и карбонаты. Здесь распространены типичные сероземы.
С бурным развитием растительности связан период активности животных пустыни. Многочисленные землерои перекапывают почву, из нор выползают черепахи. Прилетает масса птиц. Типичными животными эфемеровых пустынь являются желтый суслик, степная черепаха, песчанка Эверсмана (краснохвостая), дикобраз, различные ящерицы и змеи, некоторые виды термитов и жуков. Но весенний период активной жизни эфемеровых пустынь короток. Уже в мае дожди прекращаются. С июля по сентябрь выпадает менее 10 мм осадков, а в 95-98% лет в июле-сентябре совсем не бывает дождей. Пустыня резко меняет облик. Высыхает и становится твердой как камень почва. Ветер поднимает лёссовую пыль. Растения выгорают. Девять месяцев в году пустыня кажется абсолютно безжизненной. Лишь некоторые эфемероиды вновь слабо вегетируют в осенне-зимнее время.
Глинистые полынные и солянково-полынные пустыни являются наиболее типичными для северной подзоны и достаточно широко распространены здесь: на плато Устюрт, в Северном Приаралье, в западной части Бетпак-Дала. Они лишены ярко выраженного весеннего влажного периода, столь характерного для южных пустынь. Благодаря сравнительно равномерному выпадению осадков в течение теплого периода (с июня по сентябрь выпадает по 12-15 мм осадков в месяц) и несколько меньшему испарению вследствие более низких температур, в почве поддерживается незначительная влажность в течение всего вегетационного периода. Вегетация растительности, представленной засухоустойчивыми многолетниками, протекает довольно равномерно. В растительном покрове преобладают полыни (до 20 видов, особенно обильны серая, белая и черная) и солянки: биюргун, кокпек, боялыч, итцегек. Они растут разреженными кустиками, смыкаясь корневой системой, которая собирает почти всю влагу, просачивающуюся в почву. Встречаются виды из родов камфоросмы и лебеды, иногда черный саксаул. Эфемеров очень мало, так как хотя во время таяния снега почва и промывается лучше, чем летом, но она еще не успевает к этому времени достаточно хорошо прогреться.
Незначительное количество осадков мало способствует промыванию почв и освобождению их от подвижных солей, хотя содержание карбонатов в верхней части профиля невелико. Преобладают серо-бурые малокарбонатные почвы. Малая водопроницаемость глин и большая капиллярность ведут к засолению почв и развитию солончаков, а некоторое промывание почв во время выпадения дождей способствует развитию наравне с солончаками солонцового процесса в почвах. Специфической чертой пустынь этого типа является резко выраженная комплексность почвенно-растительного покрова.
В глинистых пустынях распространены быстро бегающие копытные – сайгаки и джейраны, из грызунов преобладают быстрые тушканчики, слепушонки и боялычная соня. Из птиц наиболее типичны рябки, очень быстро бегающие насекомоядные птицы – зуйки и кулики-авдотки, из ящериц – такырная и сетчатая круглоголовки.
Песчаные псаммофитные пустыни занимают в зоне наибольшие площади. К ним относятся Каракумы, значительная часть Кызылкум, Приаральские Каракумы, Б. и М. Барсуки, Мойынкумы, песчаные массивы южного Прибалхашья и западных плато. Растительность песчаных пустынь весьма специфична и имеет большой процент эндемиков. Для развития растений большое значение имеют две особенности субстрата: его подвижность и относительно хорошая, по сравнению с другими типами пустынь, влагообеспеченность. Она обусловлена водно-физическими свойствами песков. Благодаря провальной влагоемкости атмосферные осадки почти полностью аккумулируются в толще песка, промачивая его на 1-1,5 м, а вследствие малой капиллярности запасенная влага расходуется почти целиком на транспирацию растений. Кроме того, при больших суточных колебаниях температур в песках происходит конденсация водяного пара из воздуха. Все это приводит к возникновению в песках постоянно влажного горизонта на глубине 100-140 см. Выше него образуется так называемый висячий горизонт влажности, который весной находится у самой поверхности, а позднее перемещается на глубину 40-120 см, совпадая в наиболее сухое время с горизонтом постоянной влажности.
Благодаря этому песчаные пустыни отличаются самой богатой растительностью, в составе которой участвуют кустарники-песколюбы – джузгуны, или кандымы, песчаная акация, тамарикс, или гребенщик, и даже небольшие деревца белого саксаула, т. е. жизненные формы, чуждые пустыне. Довольно много эфемеров и эфемероидов даже в северной подзоне, так как пески прогреваются быстрее глин, а висячий горизонт влажности, находящийся весной близ поверхности, обеспечивает их влагой.
Вместе с тем растения песчаных пустынь вынуждены приспосабливаться к подвижности субстрата. Обладающие такими приспособлениями растения образуют особую группу псаммофитов, или песколюбов. Они обладают способностью быстро расти и образовывать дополнительные побеги при засыпании песком, а также придаточные корни на стебле в новом горизонте влажности, мигрирующем вверх при накоплении песка. При выдувании песка корни растений оказываются на поверхности, но от губительного действия солнечных лучей они защищены пробковой тканью или песчаными чехликами. Плоды и семена растений предохраняются от глубокого засыпания наличием перепончатых крылаток, длинных волосков, благодаря чему они легко переносятся ветром и удерживаются на поверхности песка.
В зависимости от степени закрепления песков растительность находится в разных стадиях развития. Вершины бугров, где сильнее всего перевевается песок, заняты пионерной растительностью: дерновинный злак седин, некоторые виды джузгуна, песчаная акация. Где песок немного уплотнен, где имеются глинистые частицы, появляется белый, или песчаный, саксаул, древовидная солянка черкез, некоторые виды джузгуна. В промежутках между кустами растет песчаная осока – илак с большей или меньшей примесью живородящего мятлика и других эфемеров. В межгрядовых понижениях песок наиболее уплотнен и оглинен. Здесь развит наиболее густой дерн из песчаной осоки и растут многочисленные однолетники.
Животный мир песчаных пустынь весьма своеобразен и достаточно богат. Здесь много эндемичных видов. Особенно характерны тонкопалый суслик, мохноногий тушканчик, большая песчанка, пегая землеройка путорак, многочисленны ушастые ежи, гнездятся два вида козодоев и несколько видов славок. Обильны пресмыкающиеся, среди которых преобладают агама, песчаная и ушастая круглоголовки, гребнепалый геккон, серый варан и несколько видов змей: песчаная эфа, песчаный удавчик и стрела-змея. Разнообразие видов и высокая численность змей и ящериц – характерная черта песчаных пустынь. Присутствие крупных кустарников и небольших деревьев создает благоприятные условия для гнездования многих птиц: саксаульная сойка, пустынная славка, саксаульный воробей и др. Обычны здесь и хищные птицы: орлы-могильники, канюки-курганники, пустынные сычи и филины.
Каменистые гипсофитные пустыни приурочены к останцовым возвышенностям, грядам и низкогорным массивам центральной части Кызылкум, Мангышлака, восточной части Бетпак-Дала, выровненным поверхностям западных плато, сложенных сарматскими известняками, усиливающими аридность (Устюрт, Мангышлакское, Капланкыр и др.). Встречаются они и в Алакольской котловине. Самой характерной чертой этих пустынь, определяющей условия существования растений, является скопление гипса в почве, образующее особый гипсовый горизонт. Гипс цементирует глинистые и песчаные частицы. Образуется очень плотный слой. Наличие гипса исключает возможность произрастания здесь многих растений. Растительный покров крайне разрежен. Практически растения разбросаны отдельными экземплярами и не образуют сообществ. Из растений наиболее характерны полыни (серая, туранская, майкара) и гипсофиты, среди которых много листовых суккулентов, т. е. растений с мясистыми листьями. Встречаются эфедра, терескен и др. Среди растений каменистых пустынь особенно много эндемиков. Из общего числа (100-120) видов они составляют более половины.
Поверхность усеяна щебенкой, нередко покрыта твердой пустынной коркой, в которую эта щебенка впаяна. Почвы скелетные, с обилием щебня и хрящеватых частиц. На наиболее каменистых почвах поселяется боялыч, там, где больше глинистых частиц, растут биюргун и тасбиюргун (нанофитон). Животный мир каменистых гипсовых пустынь особенно скуден.
Солончаковые галофитные пустыни встречаются отдельными пятнами среди других типов пустынь. Они приурочены к понижениям рельефа с близким залеганием засоленных грунтовых вод, а также к днищам высохших соленых озер. Особенно значительные площади солончаков встречаются на побережье Каспийского моря, южном и восточном побережьях Арала, по окраинам Кара-Богаз-Гола, в древних ложбинах Унгуза, Узбоя и др.
Субстратом этих пустынь являются солончаки. Условия обитания растений определяются характером и степенью засоленности субстрата, а также увлажнением почвы грунтовыми водами и практически не зависят от количества осадков и их распределения по сезонам. Способность развиваться на сильно засоленных почвах свойственна представителям лишь немногих семейств, особенно маревых, поэтому растительность солончаков очень бедна видами. Она представлена особой группой растений – галофитами, форма и строение которых не отличаются разнообразием. Это либо суккуленты, имеющие мясистые листья и стебли, либо жесткие растения, выделяющие соли наружу, поэтому имеющие белесоватый налет соли на листьях (злак ажрек, тамарикс и некоторые другие). Из солянок наиболее типичны кустарник соляноколосник, полукустарник сарсазан, однолетнее травянистое растение солерос, ряд видов из рода солянок, сведы и др. Для солончаковых пустынь характерна бедность животного мира.