Пустыня Сахара — самая жаркая крупная территория в мире. В пустыне Сахара преобладают два климатических режима: сухой субтропический климат на севере и сухой тропический климат на юге. Для сухого субтропического климата характерны необычно высокие годовые и суточные колебания температуры, жаркое лето и холодная или прохладная зима, а также два максимума осадков.
С другой стороны, для сухого тропического климата характерен ярко выраженный годовой температурный цикл, обусловленный изменением положения Солнца; сухие мягкие зимы и жаркое сухое время года перед переменчивыми летними дождями.
Климат здесь очень жаркий и сухой. Средняя летняя температура в дневное время часто составляет 100,4 °F и 104,0 °F (выше 38 градусов по Цельсию), за исключением районов с большой высотой над уровнем моря. Самая высокая температура, зафиксированная в пустыне Сахара, составляет 136 °F (58 °C) в Азизии, Ливия.
В алжирской пустыне Салах, расположенной на высоте 1240 футов над уровнем моря, также наблюдаются высокие температуры. Температура может опускаться почти до нуля, и ночи бывают очень холодными. Иногда на возвышенностях выпадает снег.
В пустыне Сахара небо всегда безоблачное, а продолжительность солнечного сияния может достигать 3600–4300 часов в год, что составляет от 82% до 98% времени. Наибольшая продолжительность солнечного сияния наблюдается в некоторых районах Верхнего Египта и вокруг Нубийской пустыни.
В Сахаре выпадает от нуля до примерно 3 дюймов осадков в год. На северной и южной окраинах пустыни осадков мало, а в восточных и центральных регионах пустыни осадков почти нет. В некоторых местах дожди не выпадают по несколько лет. Постоянное воздействие солнечных лучей и очень низкая влажность приводят к отсутствию растительного покрова и почти полному отсутствию осадков.
На северных окраинах Сахары зимой образуются облака, а среднегодовое количество осадков составляет от 10 до 25 сантиметров в результате прохождения систем низкого давления через Средиземное море вдоль полярного фронта. В эту зону входят несколько районов, в том числе Уарзазат в Марокко и Бискра в Алжире.
На южных окраинах пустыни, граничащих с Сахелем, летом бывают облака, и здесь минимальное среднегодовое количество осадков составляет от 10 до 25 сантиметров из-за прихода зоны межтропической конвергенции, ITCZ. В эту зону входят Агадес в Нигере и Тимбукту в Мали.
На большей части центральной Сахары почти не бывает дождей, так как она не подвержена влиянию южных или северных атмосферных фронтов. Она находится под постоянным влиянием антициклональных погодных условий. В этой зоне среднегодовое количество осадков может опускаться до 0,04 дюйма.
В 2019 году исследование, опубликованное в журнале Science Advances, выявило удивительный факт: примерно каждые 20 000 лет в Сахаре чередуются периоды засушливой, негостеприимной пустыни и пышного зелёного оазиса. Авторы исследования изучили морские отложения, содержащие пыль из Сахары за последние 240 000 лет.
Команда исследователей обнаружила, что небольшие изменения в наклоне земной оси вызывают смену сухой и зелёной Сахары, что также влияет на активность муссонов. Когда ось Земли наклонилась всего на один градус ближе к Солнцу в Северном полушарии, то есть примерно на 24,5 градуса вместо 23,5 градусов, она получала больше солнечного света, что увеличивало количество муссонных дождей и, следовательно, поддерживало пышную растительность в Сахаре.
Археологические находки в доисторических пещерах и наскальные рисунки, а также другие археологические артефакты дают представление о жизни в некогда зелёной Сахаре. Обломки керамики свидетельствуют о том, что около 7000 лет назад древние скотоводы разводили скот и собирали урожай в местности, которая сейчас представляет собой засушливую пустыню.
Климат Сахары был относительно стабильным на протяжении последних 2000 лет. Мощные и капризные ветры с северо-востока осушают воздух над пустыней и гонят горячие ветры к экватору. Из-за своей исключительной скорости эти ветры вызывают сильные пыльные бури, и видимость становится нулевой. Пыль переносится пассатами из Сахары на противоположную сторону земного шара.