Najbardziej widoczną cechą Atakamy jest niemalże całkowity brak opadów.

Pustynia powszechnie znana jest jako najsuchsze miejsce na świecie, zwłaszcza okolice opuszczonego górniczego miasta Yungay (znajduje się tam Stacja Badawcza Pustyni Uniwersytetu Antofagasta).

Średnie opady na Atakamie wynoszą około 15 mm rocznie, choć w niektórych miejscach notowano od 1 do 3 mm. Są też rejony, w których nie zanotowano żadnych opadów. Istniejące dowody sugerują, że Atakama mogła pozostawać bez znaczących opadów od 1570 do 1971 roku.

Przypuszcza się, że Atakama może być najstarszą pustynią na ziemi i hipersuchości doświadczała co najmniej od środkowego miocenu, choć zdarzały się okresy zwiększonej wilgotności. W niektórych częściach Atakamy suche warunki utrzymywały się przez ostatnie 200 mln lat, od triasu.