دشت ترکمن‌صحرا از عریض‌ترین بخش جلگه‌های کاسپینی است که شمال استان‌های گلستان و خراسان شمالی را در بر می‌گیرد. این منطقه از رسوبات آبرفتی دوران چهارم زمین‌شناسی انباشته شده‌ و با عقب‌نشینی دریای خزر و تجمع رسوبهای رودهایی نظیر اترک و آق سو با طول ۴۰۰ کیلومتر به وجود آمده ‌است که بهترین منبع ذخیره‌کننده آب زیرزمینی است.