Климат сухих и пустынных степей резко континентальный. Континентальность усиливается по мере движения из Европы на восток. Средняя годовая температура в европейской части зоны составляет 5—9°С, в азиатской — 3—4°С. Амплитуда среднемесячных температур на западе составляет около 32—36°С, на востоке — 35—40°С. Годовое количество осадков уменьшается с севера на юг от 300—350 до 200 мм.
Для климата сухих и пустынных степей характерно равномерное распределение осадков на протяжении года. В Поволжье, так и в Восточном Казахстане нет ясно выраженных максимумов в распределении количества осадков по месяцам. Этим сухие степи отличаются от черноземных, где значительная часть осадков приходится на теплое время. Так, например, в Северном Казахстане в черноземных степях зимой выпадает около 10% осадков, весной и осенью — по 20, летом — 50%. В Центральном Казахстане, в условиях сухих степей, зимой и весной выпадает около 20%, летом и осенью — по 30%.
Испаряемость в ландшафтах сухой и пустынной степи значительно превышает количество атмосферных осадков, коэффициент увлажнения около 0,33—0,5. Сильные ветры еще больше иссушают почву и обусловливают энергичную эрозию.
В растительности области распространения каштановых и бурых почв преобладают степные злаки и полыни, содержание которых с севера на юг возрастает. Выделяют полынно-типчаково-ковыльные и полынно-типчаковые степи. В наиболее аридных ландшафтах количество кустарничков увеличивается. Биомасса растительности сухих степей, по данным Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич (1965), составляет около 100 ц/га, причем основная часть биомассы (80% и более) приходится на подземные органы растений. Растительный покров очень неоднороден. На осолонцованных участках растительность разрежена, в ее составе преобладают кустарнички. На относительно хорошо увлажняемых участках доминируют злаки. На засоленных почвах развиты солянковые растительные группировки.
Почвообразующими породами служат лёссовидные суглинки, залегающие на породах различного возраста, состава и происхождения— от четвертичных отложений каспийских трансгрессий до нижнепалеозойских метаморфических и изверженных пород Казахстана. Мощность лёссовидных отложений весьма изменчива; довольно значительные накопления на западе сменяются маломощным (1 —1,5 м) покровом в Казахстане. На площади близкого залегания плотных коренных пород покровные лёссовидные отложения обогащены грубыми обломками. В результате эоловой дифференциации обломочных частиц на поверхности почвы часто накапливается гравелисто-щебенчатый материал. В отдельных районах распространены песчаные массивы — древнедельтовые отложения, переработанные ветром. Таковы Астраханские и Терско-Кумские пески, Большие и Малые Барсуки, Приаральские Каракумы и др. В некоторых местах почвообразующие породы засолены.
Исключительно важную роль в образовании почв в условиях сухих степей играют формы мезо и микрорельефа. В областях равнинного и волнисто-холмистого рельефа это западины и мелкие повышения, на территории Центрального Казахстана — формы мелкосопочника, на правобережье Иртыша — формы гривного рельефа.