Пустынные экосистемы встречаются в районах с количеством годовых осадков меньше 250 мм или иногда в областях с жарким климатом, где хотя осадков и больше, но они неравномерно распределены в течение годового цикла.
Недостаток осадков в средних широтах наблюдается в зонах с постоянным высоким давлением; пустыни в умеренных зонах часто лежат в «дождевой тени», т. е. в районах, где высокие горы преграждают доступ влаге с моря. Показаны два вида североамериканских пустынь: «холодная» пустыня в штате Вашингтон, покрытая полынью, и «жаркая» пустыня в штате Аризона, где бросаются в глаза кустарники креозота (Covellea mexicana) и кактусы. Четыре очень специфические жизненные формы растений приспособились к пустынной экосистеме: 1) однолетние растения (такие, как cheat grass из рода Bromus), которые спасаются от засухи тем, что вегетируют только в периоды с достаточным количеством влаги; 2) пустынный кустарник с многочисленными ветвями, отходящими от короткого основного ствола, и с мелкими толстыми листьями, которые могут быть сброшены в периоды засухи; кустарник пустынь выживает благодаря способности приходить в «состояние спячки» до наступления процесса увядания; 3) растения с сочными листьями (суккуленты) , такие, как кактусы Нового Света или эуфорбии Старого Света, накапливающие воду в своих тканях; 4) микрофлора, состоящая из мхов, лишайников и сине-зеленых водорослей, пребывающая в состоянии спячки в почве, но способная быстро реагировать на наступление холодной или влажной погоды.
Животные, такие, как рептилии, и некоторые насекомые могут считаться «преадаптированными к пустынной жизни», так как их непроницаемые покровы и сухие выделения дают им возможность существовать на ничтожном количестве метаболической воды, вырабатываемой в их теле в процессе расщепления углеводов. Млекопитающие как группа плохо приспособлены к пустыням, но некоторые немногочисленные виды все же вторично адаптировались. Имеется, например, несколько видов ночных грызунов, выделяющих сильно концентрированную мочу и не использующих воду для терморегуляции, так что могут жить в пустыне без воды. Другие животные, такие, как верблюды, должны пить, но обладают способностью запасать воду в своем теле.
Там, где лимитирует количество воды, но не почвы, пустыню путем орошения можно превратить в одну из наиболее продуктивных сельскохозяйственных земель. Сохранится ли плодородие или это будет только временный расцвет, зависит от того, насколько хорошо человек сможет стабилизировать биохимические циклы и приток энергии на новом повышенном уровне. Так, через ирригационную систему проходит большое количество воды, в ней могут с годами накопиться большие количества солей, которые станут лимитирующим фактором, если не будут изобретены средства устранения этой помехи. Самое снабжение водой может потерпеть неудачу, если вода эксплуатируется неверно. Развалины старых ирригационных систем и цивилизаций, которые держались на ирригации в пустынях Старого Света, свидетельствуют, что пустыня не может вечно цвести для человека, если он не понимает законов экосистемы и не действует соответственно им.