Ubicado en el desierto de Atacama, el más árido del mundo, al Sur del Perú, coincide también con la ecorregión Desierto del Pacífico, y está entre la ciudad y el litoral, al oeste de Arequipa, se extiende en 65 km y su temperatura anual es de 18°C (10-35°C) con precipitaciones no mayores a 1 mm/año. El desierto se compone de médanos grisáceos- plateados en forma de media luna llamados barjanes, similares a los del planeta Marte que son desplazados por los vientos alisios de sur a norte (15m/año) y llanuras de coloración rojiza; por diorita con mica negra y cuarzo ferruginoso. Desde el pasado el desierto de La Joya conectaba el litoral con la ciudad de Arequipa, por medio de caminos prehispánicos que eran usados por arrieros que se transportaban en bestias de carga. Después, a fines del siglo XIX se incorporó el ferrocarril y un siglo más tarde la Carretera Panamericana Sur, ambos reemplazaron el transporte de a pie que suscitaba a través de los caminos prehispánicos de La Caldera. Cabe notar que, solo algunos microrganismos, como líquenes y cianobacterias sobreviven a las condiciones extremas de radiación y altas temperaturas del desierto, de ahí que las Pampas de La Joya constituyen un laboratorio natural en el que se llevan a cabo estudios de vida en Marte, cultivos simulados y futuras expediciones extraterrestres en zonas denominadas “Mar de Cuarzo”, “Zona de Gallinazos”, entre otras. Asimismo, representa la zona costera con presencia de médanos más próxima a la ciudad de Arequipa en donde se practican algunos deportes de aventura sobre arena, como algunos eventos deportivos importantes a nivel internacional. Finalmente, en abril de 1980, el sector Base Aérea N° 4 (introducido en las Pampas de La Joya) fue escenario de un evento ufológico; la NASA y History Channel lo calificó como el enfrentamiento entre una nave aérea militar y un OVNI más documentado.

La NASA ha calificado al desierto de La Joya como un Análogo de Marte y la Sociedad Científica de Astrobiología del Perú la ha reconocido como el mejor análogo marciano del país. Además, en el año 2016 se realizó el Primer Congreso “First Peruvian Space Week” en Lima (1-5 de agosto) organizado por la PUCP y con una visita in situ Desierto de La Joya. Abarca, Alejandro R., De las Casas, Lazarte, Trujillo & Onchi. Establishment of a mars analogue research station in pampas de La Joya (Atacama Desert in southern Perú), 2013. Pontificia Universidad Católica del Perú

Su estado es regular, por los problemas de invasiones y de residuos sólidos arrojados en las carreteras transversales al desierto.

Existen iniciativas de parte de Mars Society Perú de crear una Estación de Investigación del Desierto de Marte (MDRS) en el desierto Pampas de La Joya - sector “Mar de Cuarzo”.