坐标：39°38′N 109°00′E / 39.633°N 109.000°E / 39.633; 109.000
毛乌素沙漠（蒙古语：Му-Ус）亦称鄂尔多斯沙地（OrdosDesert），位于陕西省榆林地区和内蒙古自治区鄂尔多斯市之间，面积约4.22万平方公里，横跨宁夏、陕西、内蒙古三省，以新月型沙丘和沙丘链为主。与库布其沙漠合称为鄂尔多斯沙漠。明长城从东到西穿过沙漠南缘，有黄河支流无定河、窟野河等河流穿过。境内有大小湖泊170余个，多为含苏打或氯化物的咸水湖。
毛乌素地名起源自陕北靖边县海则滩乡毛乌素村，蒙古语译为“坏水”（英文：Mu Us Desert），北宋时期为西夏对抗宋朝军队入侵的屏障，其境内绿洲“地斤泽”为西夏开国太祖李继迁的“龙兴之地”。
据地质学者考证，古时候毛乌素沙漠一带是个水草肥美，风光宜人的牧场，是中原王朝著名的养马之地，曾经为匈奴、羌、铁弗、丁零、突厥、党項人所占据。后来由于气候变迁，以及宋夏达百年战争的关系，造成水土流失，地面植被丧失殆尽，加上该地区的浅层地表，都是由沙砾物质组成，因而逐渐形成后来的沙漠（沙地）。
毛乌素沙漠的泉主要分布在东缘的窟野河、秃尾河及无定河支流榆溪河的上游，呈北东向带状分布。泉汇集形成了黄河的一级支流窟野河、秃尾河及黄河中游主要补给河流无定河的支流榆溪河。与1994年比较，2015年榆神府区泉的总流量大幅度衰减，主要分布于采空区附近区域，泉的变化与高强度采煤有着直接关系。
通过叠加分析区域自然条件及人类活动特征，中国政府在毛乌素沙区进行三级区划，共3区、7亚区和12小区。三区即黄土高原与鄂尔多斯高原过渡区、毛乌素沙地腹地典型草原区、西鄂尔多斯荒漠草原区。
经过70年左右的治理，陕西境内的毛乌素沙漠正在变成绿洲。2020年4月22日，陕西省林业局表示，榆林沙化土地治理率已达93.24%，毛乌素沙漠即将从陕西版图“消失”。
