从内部原因看：沙漠昼夜温差大是沙漠热效应决定的，也就是说因为沙漠吸热升温快，散热降温也快造成的昼夜温差大。就沙漠主要成分是各种砂石，几乎没有水分。沙漠昼夜温差大的原因就在于砂石的物理性质比热容。比热容在物理学上的解释为单位质量物质的热容量，即单位质量物体改变单位温度时吸收的热量。
砂石的比热容为0.92×10^3J/(kg·℃)，即1千克砂石升高1℃所需要的热量为0.92×10(右上3)焦。水的比热容为4.2×10^3(kg·℃)，即1千克水升高1℃需要4.2×10^3焦。砂石比热容远小于水，吸收同样的热量，砂石升温更多。
白天，太阳辐射使地表升温，沙漠比热容小，升温更快。夜间，地表开始向大气及太空辐射能量，沙漠降温速度也快。这就造成沙漠地区日较差相比其他地区更大。
从外部原因看：沙漠地区相对干旱，没有充足的水汽输送条件，从而降水很少。云和雨大多相伴而生，沙漠地区水汽含量较少，即使有上升运动也很难形成云，更不用说降水了。白天地表在吸收太阳短波辐射的同时，也会向外发射长波辐射。若当地有云，云会部分阻挡太阳辐射入射，使当地白天地表温度上升减缓。地表发射的长波辐射也会加热云层。若地表温度高于云的温度，云会不断吸收地表的辐射并增温。
到了夜间，没有了太阳辐射，地表不断降温，云层起到保温层的作用。云层向外发射长波辐射能加热地表，这种云层向地表发射的辐射被称为大气逆辐射。大气逆辐射可以减缓地表温度的下降，这样就使得气温日较差减小。而沙漠地区大多为晴天，很少出现多云或阴天，没有云在白天减缓地表升温，在夜间提供大气逆辐射来减缓地表降温，因而沙漠地区白天地表温度较其它地区更高，夜间地表温度较其它地区更低。
