Riesige Sandebenen vor der Kulisse von Vulkanen, die an die 6000 Meter heranreichen, prägen das Bild dieser Wüste, dazwischen verstreute Oasen und immer wieder Salz, sei es in Form der erstaunlichen Cordillera de la Sal (Salzgebirge) oder als schneeweiße Salarflächen, die sich über hunderte von Quadratkilometern hinziehen können.
Die Atacama ist mit nur ca. 1mm Niederschlag im Jahr die trockenste Wüste der Erde. Sie liegt im Regenschatten der mächtigen Anden und im Pazifik verhindert der kalte Humboldtstrom Niederschläge von der Küste her, da sich über kaltem Wasser keine Regenwolken bilden. Auf Grund der extremen Trockenheit ist diese Gegend ein Paradies für Astronomen, denn nirgendwo auf der Welt ist der Himmel so zuverlässig sternenklar und die Atmosphärentransparenz so gut.
Etwa alle fünf Jahre zaubert ein beeindruckendes Naturphänomen einen wundervollen Blütenteppich über den trockenen Wüstenboden: „El Desierto Florido“, die blühende Wüste. Kleine Samen und Blumenzwiebeln, die im Wüstenboden begraben lagen, werden dann durch etwas Winterregen zum Leben erweckt und es entfalten sich bis zu 200 endemische Pflanzenarten. Dieses Phänomen wirkt anziehend auf eine Vielzahl von Insekten und Vögeln, die durch ihre Koexistenz während dieser Zeit ein sehr spezielles Ökosystem bilden.
Die Gegend von San Pedro wurde trotz der Wüstenlage schon sehr früh (vermutlich ab ca. 11.000 v.Chr.) besiedelt, da es dort einen Fluss gibt (heute Rio San Pedro). Aus diesem Grund verliefen dort auch die Handelsrouten von den Anden zur Küste und von Nord nach Süd. Hier befand sich das Hauptzentrum der Atacama- oder Likantanai-Kultur. Die Atacama-Stämme waren sesshafte Landwirte, die in Familienverbänden mittels Terrassenwirtschaft unter anderem Mais, Kartoffeln, Bohnen und Kürbisse anbauten. Ihre Handwerker verarbeiteten Ton und Metalle, außerdem hielten sie Lamas, die als Woll- und Fleischliferanten und Transportmittel dienten. Um 1450 wurde die Oase von den Inkas erobert. Diese errichteten in Katarpe ein Verwaltungszentrum mit Regionalregierung und forderten von nun an Tribut von den Atacameños. Die Spanier kamen Mitte des 16. Jhs. nach San Pedro, unterwarfen Atacameños wie Inkas und errichteten eine erste Mission.
Schon vor der Inkazeit wurde in Chile Kupfer gewonnen, heute sind die Bodenschätze der Atacamawüste der Motor von Chiles Wirtschaft. Das Land ist der mit Abstand größte Kupferproduzent der Welt, etwa ein Drittel des Kupfers weltweit kommt aus Chiles Minen. Chuquicamata, die größte Kupfertagebaumine der Welt bei Calama, ist nur eine von vielen. 1910 wurde dort die erste moderne Förderanlage gebaut und heute kommen über 600.000 Tonnen Kupfer jährlich aus der Mine. Die Hauptgrube ist heute über 4 km lang, 3 km breit und über 800 m tief, man kann sie als kleinen Fleck in der Wüste sogar aus dem Weltall sehen.