Fysiografi
Turkmen Karakum er cirka 135.000 kvadratkilometer (350.000 kvadratkilometer) i området og strækker sig omkring 500 miles (800 km) fra vest til øst og 300 miles (500 km) fra nord til syd. Det ligger i den nordlige del af Sarykamysh-bassinet, mod nordøst og øst af Amu Darya-dalen og mod sydøst af Garabil uplands og Badkhys steppe-regionen. I syd og sydvest løber ørkenen langs foden af Kopet-dag-bjergene, og i vest og nordvest grænser den op til den gamle dal af floden. Det er opdelt i tre dele: den forhøjede nordlige Trans-Unguss Karakum; den lavtliggende centrale Karakum; og den sydøstlige Karakum, hvorigennem løber en kæde af saltmyrer. Langs grænsen mellem den Trans-Unguss og den centrale Karakum løber den Unguss kæde af saltvand, isolerede, eoliske (vindformede) huler.
overfladen af Karakum er blevet eroderet af voldsomme vinde. Sletten i det centrale Karakum løber fra Amu Darya til Det Kaspiske Hav langs samme hældning som floden. Højden på vindakkumulerede, halvgroede sandkanter varierer fra 250 til 300 fod (75 til 90 meter) afhængigt af alder og vindhastighed. Noget mindre end 10 procent af området består af barchaner (halvmåneformede klitter), nogle af dem 30 fod (9 meter) eller mere i højden. Der er adskillige interdune-depressioner (takyr), der er dækket af leraflejringer op til 30 fod (9 meter) tykke og fungerer som afvandingsbassiner for regionens sparsomme nedbør; vandet opsamlet i disse bassiner gør det muligt at dyrke sådanne frugter som meloner og druer. Saltvandsområder kaldet solonchaks dannes også ved fordampning af undergrundsvand.