Testtömege 0,8-1,5 kilogramm, testhossza 30-40 centiméter,farka 18-30 centméter hosszú. Szőrzete sárgás-homokszínű, hasoldalát, pofáját és fülének belső oldalát azonban fehéresszürke szőrszálak fedik. A sivatagi róka a legkisebb kutyaféle, törékeny alkatához hatalmas fülek párosulnak, amelyek a hőháztartásában játszanak fontos szerepet.

A sivatagi róka fülei sokak szerint azért nőttek nagyra, hogy az állat fülein keresztül hőt adjon le. A sivatagi róka azonban a forróság elől kotorékába húzódik, s csak éjszaka merészkedik elő. A sivatagban viszont éjszaka a forróságot metsző hideg váltja fel, hiszen a felhőtlen égbolt nem tartja vissza a légkör hőjét (éppen emiatt a nagy hőingás miatt mállanak a sivatagi kőzetek homokká). A hidegben pedig még a sivatagi róka sem akarja hűteni magát. Ráadásul a sivatagi róka fülkagylóit bunda borítja, amely tovább nehezíti a hőleadást. A hatalmas fülek az irányhalláshoz kellenek, állatunk ugyanis az éj sötétjében leginkább füle segítségével kutatja fel zsákmányát. Ahhoz, hogy a hangok alapján tudjon vadászni, nemcsak az egészen halk neszeket kell meghallania, hanem azt is nagyon pontosan kell érzékelnie, hogy a hang pontosan honnan jön. Ezt segítik elő a hatalmas fülek.