صحراء ألتار الكبرى (بالإسبانية: Gran Desierto de Altar) هي واحدة من أكبر أجزاء صحراء سونوران في المكسيك، وتشمل الصحراء منطقة الكثبان الرملية النشطة فقط في أميركا الشمالية، فهي تمتد عبر الحدود الشمالية لخليج كاليفورنيا، حيث يبلغت الطول أكثر من 100 كيلومتر من الشرق إلى الغرب، وأكثر من 50 كيلومترا من الشمال إلى الجنوب، وتشكل الصحراء أكبر منطقة برية مستمرة داخل صحراء سونوران، أما الجزء الشرقي من الصحراء فهي محمية المحيط الحيوي.
تغطي صحراء ألتار الكبرى حوالي 5700 كلم2، أكثر هذه المساحة تقع في ولاية سونورا المكسيكية، في شمال حواف التداخل الحدودي إلى ولاية أريزونا جنوب غرب أمريكا. تبلغ سماكة الكثبان الرملية المهيمنة على الصحراء أكثر من متر واحد إلى أقل من 120 متر، أما إجمالي حجم الرمال في صحراء ألتار الكبرى فهي حوالي 60 كلم3.