巴丹吉林沙漠的沙山是中国最高的沙山。

关于巴丹吉林沙漠的沙山形成的原因国内外研究者看法不一。有人认为，巴丹吉林的东南部被雅布赖山遮挡，产生与雅布赖山走向垂直的重力波的扰动，这一地区又常年吹西南风，刮起的沙粒在山前堆积，重力波中的上升气流将沙子带到更高处，久而久之聚集成高大的沙山；也有人说，巴丹吉林一带原本是丘陵地貌，沙化后，沙粒直接覆盖在丘陵上而形成高大沙山。

关于沙山成型的最新说法是地下水维持了沙山。河海大学、中国科学院地质与地球物理所、澳大利亚昆士兰大学等机构的研究人员曾联合署名，在英国《自然》杂志发表了《地下水维持高大沙山》的论文。文章指出，巴丹吉林沙漠的沙山数千年屹立不移的秘密在于：表层沙子下20—30厘米处为湿沙层，沙子孔隙里含有大量水分，受下伏深大断裂带地下水上涌、水汽蒸发引起沙丘表面湿度增大、固定性增强，进而形成高大沙山。

另有说法是由于气候的干湿波动导致，当气候进入湿润周期，大量的降水使得沙丘中的碳酸钙形成钙结层，将沙子胶结、固定住。当气候进入干旱周期时，流动的沙子不断在钙结层上加积。如此反复进行，沙丘就越来越高大了。