河西走廊荒漠面积约占走廊总面积的50%左右，由沙漠和戈壁组成。植被盖度不足5%，由旱生和超旱生小灌木组成，草本多样性较低，夏末秋初降雨增多，短命草本植物大量出现。荒漠孕育许多珍稀植物资源，蒙古扁桃、裸果木、肉苁蓉、锁阳和发菜等。荒漠也有许多脊椎动物，河西走廊中部已经记录的兽类、鸟类和爬行类有30余种，大多数种类栖局在荒漠生境。兽类有鹅喉羚、沙狐、赤狐、虎鼬、猞猁、大耳猬和一些啮齿类动物。鸟类有红隼、苍鹰、黑尾地鸦、沙即鸟、漠即鸟、短趾百灵、纵纹腹小鸮锲尾伯劳等。爬行类主要有花条蛇、荒漠沙蜥、荒漠麻蜥、密点麻蜥和敏麻蜥等。大型的兽类及鸟类主要栖局在北部戈壁和沙漠内部，绿洲边缘植物资源丰富是它们的取食生境，沙狐、大耳猬和鼠类的巢穴通常在泡泡刺和白刺沙堆上。保护荒漠灌木等生态工程师的多样性有利于维持脊椎动物的多样性。绿洲边缘人类活动频繁，这会改变植物生长季兽类及鸟类的日行为节律，它们在夜间、黎明和黄昏活动。减少人类活动干扰有利于保护脊椎动物。
鹅喉羚
沙狐
红隼
纵纹腹小鸮
锲尾伯劳
黑尾地鸦
沙蜥