Hoang mạc Mojave nhận ít hơn 10 inch (250 mm) nước mưa mỗi năm. Độ cao của hoang mạc là khoảng từ 3.000 đến 6.000 ft (1.000 đến 2.000 mét). Bên trong Hoang mạc Mojave gồm có Khu bảo tồn Quốc gia Mojave cũng như nơi nóng nhất và thấp nhất Bắc Mỹ là Công viên Quốc gia Thung lũng Chết nơi nhiệt độ bình thường lên đến 120 °F (49 °C) vào cuối tháng 7 và đầu tháng 8. Công viên Quốc gia Zion ở tiểu bang Utah nằm ở nơi giao tiếp của Hoang mạc Mojave, Đại Bồn địa, và Cao nguyên Colorado.

Hoang mạc Mojave là một hoang mạc có nhiệt độ khắc nghiệt và bốn mùa rõ rệt. Những tháng mùa đông nhiệt độ xuống dưới 20 °F (-7 °C) tại nền các thung lũng, và dưới 0 °F (-18 °C) tại các nơi cao hơn. Bão di chuyển từ Tây Bắc Thái Bình Dương có thể mang mưa và tuyết khắp vùng - thường thường, vùng bị chắn mưa gây ra bởi Sierra Nevada hoặc các rặng núi cao trong hoang mạc như Dãy núi Spring chỉ có mây và gió. Trong những giai đoạn lâu hơn giữa các cơn bão, nhiệt độ mùa đông trong các Thung lũng có thể lên đến 80 °F (27 °C).

Thời tiết mùa xuân tiếp tục bị ảnh hưởng bởi các trận bão Thái Bình Dương nhưng mưa thì lan rộng hơn và ít khi xuất hiện sau tháng tư. Vào đầu tháng sáu, hiếm có một cơn bão Thái Bình Dương nào gây ảnh hưởng lớn đến thời tiết của vùng. Nhiệt độ bình thường sau giữa tháng năm là trên 90 °F (32 °C) và thường xuyên trên 100 °F (38 °C).

Thời tiết mùa hè thì nóng - nhiệt độ trong các nền Thung lũng có thể lên đến trên 120 °F (49 °C) và trên 130 °F (54 °C) tại các nơi thấp nhất — và có sự hiện diện của gió mùa Bắc Mỹ. Độ ẩm thấp, nhiệt độ cao và áp suất thấp kéo theo hơi ẩm từ vịnh Mexico tạo nên các trận bão sấm khắp tây nam hoang mạc.

Mùa thu thường thường thì dễ chịu nhờ một đến hai trận bão Thái Bình Dương mang mưa đến vùng. Tháng mười là một trong những tháng nắng và khô nhất tại hoang mạc Mojave, và nhiệt độ thường ở giữa 70 °F (21 °C) và 90 °F (32 °C) tại các nền thung lũng.

Sau nhiệt độ, gió là hiện tượng thời tiết nổi bật nhất tại hoang mạc Mojave. Khắp vùng, những ngày gió là thường xuyên. Những nông trường gió trong vùng được xây dựng để tạo năng lượng từ gió.

Đỉnh cao nhất trong hoang mạc Mojave là Đỉnh Charleston cao 11.918 ft (3.633 mét) trong khi Badwater tại Thung lũng Chết là 282 ft (86 mét) dưới mặt nước biển.