Сахара розташовується на Сахарській плиті — північно-західній частині прадавньої Африканської платформи. Уздовж центральної частини плити із заходу на схід простягається Центрально-Сахарська зона піднять, де на поверхню виходить докембрійський кристалічний фундамент: Регибатський масив на заході відділений Танезруфтським прогином від нагір'я Ахаггар, який складається з горстів, що чергуються, і грабенів. Далі на схід простираються масиви Тібесті, Ель-Увейнат, Ель-Еглаб, а також західний виступ Нубійсько-Аравійського щита (хребет Етбай).