تغطي الصحاري نحو 1,371,000 كـم2 (529,000 ميل2)، أي 18%، من بر أستراليا الرئيسي، لكن نحو 35% من القارة الأسترالية تتلقى من الأمطار قدرًا ضئيلًا لدرجة أنها تُعد صحراء عمليًا. وتُعرف مجتمعةً باسم الصحراء الأسترالية الكبرى، وتتوزع بشكل رئيسي عبر الهضبة الغربية والأراضي المنخفضة الداخلية للبلاد، وتغطي مناطق تمتد من جنوب غرب كوينزلاند، ومنطقة الغرب الأقصى في نيو ساوث ويلز، وخليج سبنسر في جنوب أستراليا، إلى هضبة باركلي في الإقليم الشمالي ومنطقة كيمبرلي في غرب أستراليا. وتُسمّى أجزاء من منطقة مالي في فيكتوريا صحارى؛ إلا أن المنطقة توصف بأنها شبه صحراوية.
وبالمقاييس الدولية، تتلقى الصحراء الأسترالية الكبرى معدلات هطول أمطار مرتفعة نسبيًا، تبلغ في المتوسط نحو 250 مـم (10 بوصة)، لكن بسبب ارتفاع معدل النتح التبخري فإنها تبقى قاحلة بما يتناسب مع ذلك. ولا توجد محطة أرصاد جوية أسترالية واحدة في منطقة قاحلة تُسجّل أقل من 100 مـم (3.94 بوصة) كمعدل سنوي لهطول الأمطار. وتفتقر صحاري الداخل والجنوب إلى أي أمطار صيفية ذات شأن. ويُفسَّر تصحّر غرب أستراليا جيدًا بضعف تبخّر تيار غرب أستراليا البارد ذي المنشأ القطبي، والذي يمنع هطول أمطار ذات شأن في داخل القارة. وتغطي الكثبان الرملية نحو 40% من مساحة أستراليا. وتُعد أستراليا أجفّ قارة مأهولة، وذات أقل تربة خصوبة.
وإلى جانب كونها غير مأهولة في معظمها، تتميز الصحراء الأسترالية الكبرى بالتنوع، إذ تتألف من مناظر طبيعية عشبية أو جبلية شبه صحراوية، وشجيرات صحراوية جافة، وسبخات ملحية، وصحارى حصوية (غيبر)، وكثبان رملية حمراء، وهضاب من الحجر الرملي، وسهول صخرية، وسافانا مشجرة مفتوحة، وأراضي أدغال مع عدد قليل من الأنهار والبحيرات المالحة التي تجف غالبًا موسميًا وغالبًا ما لا تصب في أي مصب شرقًا. وتُعد هذه الصحراء التي تبلغ مساحتها 3 مليون كـم2 (1.2 مليون ميل2) من أقل الصحاري تعديلًا في العالم. وتضم الصحراء الأسترالية أكبر عدد من الجمال البرية في العالم.