El desierto de Atacama es el «lugar no polar más árido de la Tierra».​​​​​​ Se extiende por las regiones naturales del Norte Grande y el Norte Chico de Chile, abarcando las regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá, Antofagasta, Atacama y el norte de la región de Coquimbo. Cubre una superficie aproximada de 105 000 km²,​ y tiene una longitud de casi 1600 km y un ancho máximo de 180 km.​ Está delimitado por el océano Pacífico al oeste y por la cordillera de los Andes al este.

Según el Fondo Mundial para la Naturaleza, la ecorregión del desierto de Atacama se extiende desde Arica (18°24′ S) hasta cerca de La Serena (29°55′ S).​

Otra parte integrante de este desierto corresponde a una ecorregión denominada puna de Atacama, ubicada sobre los 3500 m s. n. m. y que es compartida por la vertiente occidental de la cordillera de los Andes en el norte de Chile, y por la vertiente oriental de la misma en el noroeste de Argentina y suroeste de Bolivia.