Барханная кошка обитает почти исключительно в бугристых песках, поросших белым саксаулом и другими кустарниками или песчаной осокой. Изредка она встречается в глинистой пустыне и на каменистых прибрежных грядах. Большую часть года кошка кочует по пустыне. В наиболее жаркие месяцы она ведет строго ночную жизнь. Зимой и ранней весной ее нередко можно видеть и днем. Убежищем ей служат старые норы лисиц, корсаков, дикобразов, а также расширенные норки сусликов и песчанок. Иногда барханная кошка самостоятельно роет неглубокие норы или ямки под густыми кустами саксаула, где плотно затаивается при приближении человека. Добычей ей служат песчанки, тушканчики, активные по ночам змеи и ящерицы. Иногда она ловит заицев-толаев, птиц и разоряет их гнезда, включая расположенные на деревьях. Зимой она иногда приближается к селениям, но на домашних кошек и птиц не нападает. По-видимому, барханная кошка обходится без водопоев. В апреле у нее рождается от 2 до 5 котят. Они живут выводками до осени, когда почти достигают величины взрослых животных.