荒漠生态系统中水的运转过程极为重要，直接决定着物质和能量的积累、转化过程。荒漠中水的来源几乎全部靠大气降水。大气降水以雨、雪或雾凝结成水的形式直接落在地面，渗入土壤。当土壤为壤土或粘土时，有明显的地面径流，水会流向低地或附近的河、湖内。而在沙土、沙、砾质土壤上几乎没有什么地面径流。部分动物可以从自由水面吸取水分，再通过排泄物将水分带入荒漠土壤中，但是其量甚微。水分在荒漠土壤中分为上下两层。表层土壤（约20厘米）水分大部分经土面蒸发而消失在大气中，特别在高温季节最为明显。这层水分在冬、春、秋季有一部分供植物浅层根系利用。由于荒漠土壤质地粗糙，所以土壤下层水借毛细管作用上升散失的量不大，可供植物的深层根系利用。荒漠植物的根系发达，可以从很大体积的土体中吸取水分。植物吸收的水分部分用来形成有机质，大部分用于蒸腾作用。这样，土壤中的水分经土面蒸发和植物蒸腾作用，大部分又回到大气中。植物的枯枝落叶和死体中的水分大部分也仍然要消失在大气中，只有很少部分渗入到土壤中。动物的活动和生长发育需要水分。许多植食动物、肉食动物归根到底要从植物取得水分，其中部分水分参加到动物有机物中，部分水分随动物排泄物排出。动物排泄物中水分含量很少，大部分蒸发到空气中，小部分渗入到土壤中。而动物死体、排泄物和植物死体被微生物分解时会释放出一些水分。这些水分部分供微生物使用，部分仍然蒸发到空气中和渗入到土壤中。微生物本身所含水分不多，它们在活动中也将部分水分散失在空气和土壤中。它们死亡后也会被分解而释放出水分，同样消失在空气中和渗入土壤。