Planter og dyr, der lever i ørkenen, er konditioneret til at udholde ekstreme temperaturer med minimalt vand. Antallet af plante- og dyrearter, der er sej nok til at overleve i ørkenen i titusinder, hvilket er en lille brøkdel sammenlignet med de hundreder af tusinder af plante- og dyrearter, der lever i regnen Skov. Planter og dyr i ørkenen er biologisk begrænset i produktivitet og mangfoldighed på grund af den relative knaphed på organiske næringsstoffer.
Ørkenplanter
De tørke-tolerante planter i ørkenen inkluderer vilde blomster, kaktus og sukkulenter, træer, buske, græs, creosot buske, bomuldsskove ved floden og pil. Med minimalt vand bruger ørkenplanter, vilde blomster, træer og buske ørkensolens rigelige energi til at producere mere planteliv, der tjener til at give ørkenens dyr og insekter næring.
Ørkenpattedyr
Ørkenpattedyr som bjørne, bobcats, prærieulve, ræve, muldyrhjorte, vaskebjørne, kaniner, gophers og egern forbliver kølige i ørkenens varme ved at gemme sig i træer eller grave gravhuller under jorden.
Bjergløver og bobcats er de flygtige kødædere i ørkenen, der jager hjorte, kaniner, fugle, slanger og gnavere primært om natten. Prærieulve, ræve og vaskebjørne er altædende, der overlever i ørkenen ved at spise kaktus, frøer, padder, fisk, kaniner, egern og alt andet, de kan fjerne.
Mulehjort, kaniner og gophers er planteædere, der spiser rødder, knolde, græs og figenkaktus.
Ørkenfugle og fisk
Ørkenen er hjemsted for en række fugle, såsom høge, ugler, strudse, hakkespetter, kaktusrør og kalkungrib (også kendt som musvåge).
Ørkenhøg og ugler er kødædere, der jager små pattedyr, insekter og andre fugle primært om natten, mens kalkunens gribbe er kødædere, der lever af de døde slagtekroppe af andre dyr. Strudse er altædende dyr, der lever af planter, insekter, små hvirveldyr og hvirvelløse dyr. Spætte og kaktus wrens er altædende, der spiser myrer, biller og andre insekter, såvel som planter og træbark.
Ørkenfisk lever i de varme bassiner, der er rester af gamle søer. Ørkenpupsfisken er en lavørkenfisk, der lever af alger og ofte dør af, når puljerne tørrer op i de varmeste måneder. Sonoran-ørkenen har mere end 100 arter af ferskvandsfisk. Disse fisk lever i det lille fritstående vand, der er tilbage fra floder, der eksisterede for et århundrede siden. Fisk som søfiskfisk lever i lave vandkanter kun 6 tommer dybe over grusbede og fodrer næsten udelukkende med fluelarver. Ørkenområder med lavere højde opretholder stadig store populationer af indfødte fisk, herunder den øverste kødfisk, lange squawfish, Yaqui chub, ørkensugere, razorback sucker og bonytail chub.
Ørkenereptiler og padder
De varmekærende, tykhudede krybdyr og padder i ørkenen inkluderer klapperslanger, firben, padder og skildpadder. Klapperslanger spiser firben, gnavere og små pattedyr som kaniner. Ørken padder, såsom Sonoran ørken padde, fodrer med insekter, edderkopper og små mus. Ørkenøgler, såsom Texas hornede firben, spiser vegetation, myrer, græshopper, insekter og små dyr. Skildpadder i ørkenen er planteædere, selvom de lejlighedsvis spiser kød og insekter.
Ørkeninsekter og edderkopper
Insekter og edderkopper, der bor i ørkenen, omfatter bier, myrer, sommerfugle, hveps, myg og sorte enke edderkopper. Bier og sommerfugle lever af tilgængelig nektar. Hveps og sorte enke edderkopper lever af insekter og andre edderkopper, mens myrer spiser, hvad de end kan fjerne.