大约在1万多年前形成。
在第四纪新构造运动中。新构造运动使得青藏地块大幅度隆起，由此大范围地改变了青藏高原本身的气候特点和塔里木盆地的大气环流格局。一方面阻挡了印度洋湿润气流的北上，另一方面迫使干冷的空气在西伯利亚大陆上聚集加强，并与太平洋上暖湿气流进行水热交换，从而对东亚季风环流的确立起到了重要作用。在这种大气环流系统的逐步演变过程中，塔里木盆地的气候渐趋干燥，河湖干涸，植被变稀，风沙渐多。大约在1万年前，塔克拉玛干大沙漠就已基本上形成了今天这样的规模和面貌。
塔里木盆地的气候变化直接影响沙漠化的进退过程。但由于人类活动的频繁增加，参与到影响现代沙漠化的演变过程中来，并在沙漠化的发展和逆转中起加速、加剧作用。在变干的气候条件下，加上人为因素的作用，使得塔里木盆地地区沙漠的发生与发展呈上升趋势。一些绿洲向沙漠化方向退化。
