Większość powierzchni Sahary wznosi się na wyżynach, niziny z depresjami (Kattara, Fajum, Szatt Malghigh) znajdują się w jej północnej i zachodniej części. Na środkowej Saharze znajdują się pasma gór wysokich Ahaggar (300 tys. km² powierzchni), Tibesti (100 tys. km² powierzchni), Adrar des Iforas, Ennedi. Wzdłuż Morza Czerwonego rozciągają się góry Atbaj. Pustynia składa się przeważnie z kamienistych i żwirowych niecek, wśród których wyróżnia się pustynie żwirowe (seriry) i hamadę (obszary kamieniste). Brzegi niecek opadają, tworząc szerokie suche doliny rzek, tzw. wadi. Wady pokrywają się wodą po sporadycznych deszczach, pojawiających się na Saharze raz na kilka lat. Ergi (pustynie piaszczyste) zajmują 20% powierzchni Sahary. Rozciągają się one w depresyjnych kotlinach zachodniej i środkowej części Sahary. Największym ergiem jest Wielki Erg Zachodni, rozciągający się między Mauretanią a Atlasem Saharyjskim. Inne ergi to: Wielki Erg Wschodni, Al-Dżuf, Erg Szasz, Irk al-Ikidi i Pustynię Libijską. Ukształtowane przez wiatr krajobrazy wydmowe zajmują ok. 10% powierzchni Sahary.

Sahara jest jednym z najuboższych w wodę obszarów na Ziemi. Jedynymi rzekami stałymi na Saharze są Nil i Niger.