صحراء الربع الخالي هي أكبر صحراء رملية في العالم، تحتل الثلث الجنوبي من شبه الجزيرة العربية، متضمنة جنوب السعودية ومناطق من عُمان والإمارات العربية المتحدة واليمن. وهو أكبر صحاري الجزيرة العربية تمتد في مناطق جنوب شرق السعودية، لا يحتوي أي واحات، وظروفه البيئية شديدة للغاية.
تعد مساحات كبيرة منها غير مستكشفة بعد، وغير مأهولة، يصل طول الصحراء إلى 1000 كم وعرضها إلى 500 كم. حتى البدو لا يمرون سوى من أطرافها. ولكن هناك شركات سياحة تقدم رحلات مجهزة بأنظمة GPS في عمق الصحراء. وأول رحلة موثقة لرحالة غربي إلى الربع الخالي كانت تلك التي قام بها برتمار ثوماس عام 1931 وسانت جون فيليب عام 1932.
في الصيف تتراوح درجات الحرارة من درجات أقل من درجة التجمد ليلا وأكثر من 60 درجة مئوية ظهرا، وكثبان رملية أعلى من برج إيفل - أكثر من 330 م - يمكن أن تعد الصحراء المكان ذو الظروف المناخية الأصعب في العالم. ولكن وككل مكان آخر تقريبا، تدب الحياة في أرجاءها. فالعنكبوتيات والقوارض والحياة النباتية يمكن إيجادها في أرجاء الربع الخالي. وكمنطقة مناخية ، يقع الربع الخالي ضمن الصحراء العربية و الصحراوية العربية القاحلة ومناطق الشجيرات.
إزداد التصحر فيها خلال الألفية الأخيرة. وقبل أن يجعل التصحر مرور القوافل عبر الربع الخالي صعبا للغاية، عبرت قوافل تجارة البخور عبر طرق ومسافات أصبحت اليوم أرض قاحلة والمرور بها اليوم شبه مستحيل، وذلك حتى عام 300م. فمثلا مدينةعبار (التي يعتقد أنها إرم ذات العماد) المفقودة، والتي إعتمدت على مثل هذه التجارة.
جيولوجيا، يعتبر الربع الخالي من أكثر مناطق العالم غنى بالنفط. مخزون هائل من النفط تم إكتشافه تحت الرمال. حقل شيبة، في وسط الصحراء، هو موقع إنتاج رئيسي للنفط العربي الخفيف في السعودية. وكذلك حقل الغوار، أكبر حقل نفط في العالم، يمتد ليصل جنوبه الأجزاء الشمالية من الربع الخالي.