毛乌素沙漠中国著名的沙漠之一，位于陕西省榆林市和内蒙古自治区鄂尔多斯(伊克昭盟)之间，位于北37°27.5′～39°22.5′，东经107°20′～111°30′，面积达4.22万平方公里，万里长城从东到西穿过沙漠南缘。包括内蒙古自治区的鄂尔多斯南部、陕西省榆林市的北部风沙区和宁夏回族自治区盐池县东北部，总面积为3.98万平方公里。地名起源于陕北靖边县海则滩乡毛乌素村。自定边孟家沙窝至靖边高家沟乡的连续沙带称小毛乌素沙带，是最初理解的毛乌素范围。由于陕北长城沿线的风沙带与内蒙古鄂尔多斯（伊克昭盟）南部的沙地是连续分布在一起的，因而将鄂尔多斯高原东南部和陕北长城沿线的沙地统称为“毛乌素沙地”。明长城从东到西穿过沙漠南缘，有黄河支流无定河、窟野河等河流穿过。据考证，古时候毛乌素沙漠一带是个水草肥美，风光宜人的牧场，是中原王朝著名的养马之地，曾经为匈奴、羌、铁弗、丁零、突厥、党項人所占据。后来由于气候变迁，以及宋夏达百年战争的关系，造成地面植被丧失殆尽，就地起沙，水土流失，地面植被丧失殆尽，加上该地区的浅层地表，都是由沙砾物质组成，因而逐渐形成后来的沙漠（沙地）。这里曾流传着“榆林三迁”的故事，今非昔比，现在的榆林已是“塞上名城”。毛乌素沙地海拔多为1100～1300米，西北部稍高，达1400～1500米，个别地区可达1600米左右。东南部河谷低至950米。毛乌素沙区主要位于鄂尔多斯高原与黄土高原之间的湖积冲积平原凹地上，以新月型沙丘和沙丘链为主。出露于沙区外围和伸入沙区境内的梁地主要是白垩纪红色和灰色砂岩，岩层基本水平，梁地大部分顶面平坦。各种第四系沉积物均具明显沙性，松散沙层经风力搬运，形成易动流沙。平原高滩地（包括平原分水地和梁旁的高滩地）主要分布全新统一上更新统湖积冲积层。大约自唐代开始有积沙，至明清时已形成茫茫大漠。