O clima da região que compreende hoje o Saara sofreu enormes variações, indo várias vezes do seco ao úmido durante os últimos cem mil anos chegando a mais de 50 graus e muito seco as 1 hora da tarde onde chega 53 graus celsius.[8] . Durante a última Era do Gelo, o Saara era maior do que é hoje, estendendo para o sul além de seus limites atuais.[9] O fim da idade de gelo trouxe épocas melhores ao Saara no período compreendido entre aproximadamente 8000 a.C. a 6000 a.C., isto devido a área de baixa pressão que acompanhou o desmoronar do manto de gelo ao norte.[10]
Quando a Era do Gelo se foi, a parte norte do Saara secou. Entretanto, não muito tempo depois, monções trouxeram chuva ao Saara, neutralizando a tendência de desertificação do Saara na parte sul.
Sabe-se que ar sobre o planeta Terra move-se por convecção de forma a redestribuir a energia pelo planeta, e ascensões de ar, puxando no ar úmido do oceano, causam geralmente chuvas em determinadas regiões. Paradoxalmente, o Saara estava mais úmido quando recebeu mais insolação no verão. Por sua vez, todas as mudanças na insolação são causadas por mudanças na geofísica da Terra
Ao redor de 2500 a.C., as monções recuaram para o sul onde está hoje,[12] que conduziram a desertificação do Saara. O deserto está atualmente árido na forma que o conhecemos hoje há aproximadamente 13.000 anos. Estas circunstâncias são responsáveis para o que foi chamado de Teoria da Bomba do Saara.
O Saara é conhecido por ter um dos climas mais áridos do mundo. O vento que vem do nordeste, prevalece e pode por várias vezes fazer com que a areia dê forma a "furacões". As precipitações, muito raras mas não desconhecidas, acontecem ocasionalmente nas zonas de beira-mar ao norte e ao sul, e o deserto recebe aproximadamente 25 cm de chuva em um ano. As chuvas acontecem muito raramente, geralmente torrenciais após os longos períodos secos, que podem durar anos.
Dromedários e cabras são os animais predominantes no Saara. Por causa das suas habilidades de sobrevivência, da resistência e da velocidade, um dromedário é o animal favorito dos nômades. O Leiurus quinquestriatus é um tipo de escorpião do Saara que pode alcançar 10 cm. Ele possui o agitoxina e scyllatoxina, que são venenos tóxicos que levam a morte na maioria dos casos. O varano, cujo nome científico é varanidae, é um tipo de lagarto que se encontra facilmente. Cerastes é um tipo de cobra que tem em média 50 cm no comprimento que tem proeminências que lembram um par de chifres. Muito ativo à noite, encontra-se geralmente enterrada na areia com somente seus olhos visíveis. As mordidas destas cobras são dolorosas, mas raramente fatais. Há também o Feneco, um onívoro. Há o Dassie, cujo primeiro fóssil encontrado remonta a 40 milhões de ano atrás. O avestruz é nativo da África, mas tornaram-se raros porque foram migrados para outros países. O adax é um grande antílope branco, e é hoje uma espécie ameaçada. Muito adaptado ao deserto, pode sobreviver por até um ano sem água. A chita do Saara vive no Niger, Mali e Chad.
O deserto do Saara, no qual se distinguem dois trechos, um dominado por dunas arenosas e denominado Erg, e outro bastante pedregoso denominado Hamadas, compreende parte dos seguintes países e territórios: Argélia, Burkina Faso, Chade, Egipto, Líbia, Marrocos, Saara Ocidental, Mauritânia, Mali, Níger, Senegal, Sudão, e Tunísia. Atualmente vivem cerca de 2,5 milhões de pessoas na área do Saara.