Taklamakan là mô hình của sa mạc lạnh. Do nó gần với các khối khí lạnh lẽo tại Siberi, nên các nhiệt độ rất thấp đã được ghi nhận trong thời gian mùa đông, đôi khi xuống dưới -20 °C (-4 °F). Trong các trận bão mùa đông đầu năm 2008 tại Trung Quốc thì sa mạc Taklamakan được thông báo là lần đầu tiên bị che phủ hoàn toàn bởi một lớp tuyết mỏng có độ dày 4 cm (1,6 inch) tại một số đài quan sát trong 11 ngày đêm.[4]

Vị trí cực sâu trong nội địa của nó, dường như rất gần với trung tâm của châu Á và xa hàng nghìn kilômét từ bất kỳ vùng nước rộng lớn nào, nên các đặc trưng lạnh ban đêm của nó có thể nhận thấy ngay cả trong mùa hè.