พืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในทะเลทรายได้รับการปรับสภาพให้ทนต่ออุณหภูมิสุดขั้วโดยใช้น้ำเพียงเล็กน้อย จำนวนพันธุ์พืชและสัตว์ที่เหนียวแน่นพอที่จะอยู่รอดในทะเลทรายจำนวนนับหมื่น ซึ่งเป็นเศษเล็กเศษน้อยเมื่อเทียบกับพืชและสัตว์หลายแสนชนิดที่อาศัยอยู่ในสายฝน ป่า. พืชและสัตว์ในทะเลทรายมีข้อ จำกัด ทางชีวภาพในด้านผลผลิตและความหลากหลายเนื่องจากการขาดแคลนสารอาหารอินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง
พืชทะเลทราย
พืชที่ทนแล้งในทะเลทราย ได้แก่ ดอกไม้ป่า แคคตัสและไม้อวบน้ำ ต้นไม้ ไม้พุ่ม หญ้า ไม้พุ่มครีโอโซต์ ต้นฝ้ายริมแม่น้ำ และต้นหลิว ด้วยการใช้น้ำเพียงเล็กน้อย พืชทะเลทราย ดอกไม้ป่า ต้นไม้ และพุ่มไม้จะใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ในทะเลทรายอันอุดมสมบูรณ์เพื่อสร้างชีวิตพืชให้มากขึ้น ซึ่งทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงให้กับสัตว์และแมลงในทะเลทราย
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลทราย
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลทราย เช่น หมี บ็อบแคต โคโยตี้ คิทฟอกซ์ ล่อกวาง แรคคูน กระต่าย โกเฟอร์ และกระรอก จะอยู่เย็นเป็นสุขท่ามกลางความร้อนระอุของทะเลทรายด้วยการซ่อนตัวในต้นไม้หรือขุดโพรงใต้ดิน
สิงโตภูเขาและบ็อบแคทเป็นสัตว์กินเนื้อที่เข้าใจยากในทะเลทราย การล่ากวาง กระต่าย นก งูและหนูส่วนใหญ่ในเวลากลางคืน โคโยตี้ สุนัขจิ้งจอกคิท และแรคคูนเป็นสัตว์กินพืชทุกชนิดที่อยู่รอดในทะเลทรายโดยการกินกระบองเพชร กบ คางคก ปลา กระต่าย กระรอก และสิ่งอื่นใดที่พวกมันสามารถไล่ตามได้
ล่อกวาง กระต่าย และโกเฟอร์เป็นสัตว์กินพืชที่กินราก หัว หญ้า และลูกแพร์เต็มไปด้วยหนาม
นกทะเลทรายและปลา
ทะเลทรายเป็นบ้านของนกนานาชนิด เช่น เหยี่ยว นกฮูก นกกระจอกเทศ นกหัวขวาน นกกระบองเพชร และนกแร้งไก่งวง (หรือที่รู้จักในชื่ออีแร้ง)
เหยี่ยวทะเลทรายและนกเค้าแมวเป็นสัตว์กินเนื้อที่ล่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก แมลง และนกอื่นๆ ส่วนใหญ่ในเวลากลางคืน ในขณะที่แร้งไก่งวงเป็นสัตว์กินเนื้อที่กินซากของสัตว์อื่นๆ นกกระจอกเทศเป็นสัตว์กินพืชทุกชนิดที่กินพืช แมลง สัตว์มีกระดูกสันหลังขนาดเล็ก และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง นกหัวขวานและกระบองเพชรเป็นสัตว์กินพืชทุกชนิดที่กินมด ด้วง และแมลงอื่นๆ รวมทั้งพืชและเปลือกไม้
ปลาทะเลทรายอาศัยอยู่ในแอ่งน้ำอุ่นที่เป็นเศษซากของทะเลสาบโบราณ ปลาลูกเดือยทะเลทรายเป็นปลาลำธารในทะเลทรายที่กินสาหร่ายและมักจะตายเมื่อสระน้ำแห้งในช่วงเดือนที่ร้อนที่สุด ทะเลทรายโซโนรันมีปลาน้ำจืดมากกว่า 100 สายพันธุ์ ปลาเหล่านี้อาศัยอยู่ในน้ำเล็กๆ น้อยๆ ที่หลงเหลือจากแม่น้ำที่ดำรงอยู่เมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน ปลาอย่างปลานิลโลชอาศัยอยู่ในลำน้ำตื้นที่มีความลึกเพียง 6 นิ้วเหนือพื้นกรวด กินเฉพาะตัวอ่อนแมลงวันเท่านั้น ดินแดนทะเลทรายที่ระดับความสูงต่ำกว่ายังคงรักษาประชากรปลาพื้นเมืองไว้เป็นจำนวนมาก รวมทั้งปลาซิวตัวบน ปลาสกวาว์ฟิชตัวยาว ปลายากี ตัวดูดในทะเลทราย ตัวดูดหลังเรเซอร์แบ็ก และปลาหางมีหางม้า
สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำในทะเลทราย
สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่ชอบความร้อนและชอบความร้อนของทะเลทราย ได้แก่ งูหางกระดิ่ง กิ้งก่า คางคกและเต่า งูหางกระดิ่งกินกิ้งก่า หนู และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก เช่น กระต่าย คางคกทะเลทราย เช่น คางคกทะเลทรายโซนอรัน กินแมลง แมงมุม และหนูตัวเล็ก กิ้งก่าทะเลทราย เช่น จิ้งจกมีเขาเท็กซัส กินพืช มด ตั๊กแตน แมลง และสัตว์ขนาดเล็ก เต่าทะเลทรายเป็นสัตว์กินพืช แม้ว่าบางครั้งพวกมันจะกินซากสัตว์และแมลง
แมลงทะเลทรายและแมงมุม
แมลงและแมงมุมที่อาศัยอยู่ในทะเลทราย ได้แก่ ผึ้ง มด ผีเสื้อ ตัวต่อ ยุง และแมงมุมแม่ม่ายดำ ผึ้งและผีเสื้อกินน้ำหวานจากพืชที่มีอยู่ ตัวต่อและแมงมุมแม่ม่ายดำกินแมลงและแมงมุมตัวอื่นๆ ในขณะที่มดกินทุกอย่างที่พวกมันสามารถไล่ได้