Động vật sa mạc Kyzylkum bao gồm linh dương Saiga ở vùng đất phía bắc (tập tính dời đi nơi khác vào mùa đông) và một loài kì đà sa mạc dài nhất có thể đến 1,6 mét. Bang Bukhara có khu bảo vệ tự nhiên được tìm thấy vào năm 1971. Diện tích khu bảo vệ tự nhiên đến 101.000 kilômét vuông. Địa điểm chuẩn xác ở vào khu vực đất ngập lụt sông Amu gần sát thị trấn Birata, vùng đất phía bắc của nước Turkmenistan. Bên trong khu bảo vệ tự nhiên có hươu Đại Hạ, lợn rừng, trĩ đỏ, diều hâu vàng, v.v Bên trong biên giới của Kazakhstan lại còn có động vật hiếm có như mèo Pallas, mèo sa mạc, v.v.[2] Ở nơi cách 40 kilômét (25 dặm Anh) về phía nam của bang Bukhara có một cái khu bảo vệ tự nhiên "Djeyran" thành lập vào năm 1977, diện tích là 51.450 kilômét vuông (19.860 dặm Anh vuông). Nó là trung tâm nuôi nấng cho ăn các loài động vật quý hiếm bao gồm linh dương bướu giáp, ngựa hoang Przewalski, lừa hoang Ba Tư và ô tác Macqueen.

Mặt đất phần nhiều là ụ cát nên chỉ có thực vật sa mạc sinh trưởng.