Барханная кошка обитает исключительно в жарких, засушливых районах. Её местообитания весьма разнообразны, от песчаных пустынь, практически лишённых растительности, до каменистых долин, заросших кустарником. Изредка она встречается в глинистой пустыне и на каменистых прибрежных грядах.
Барханные кошки ведут строго ночной образ жизни. Только пакистанский подвид зимой и ранней весной активен главным образом в сумерках. От дневной жары они спасаются в убежищах — в старых норах лисиц, корсаков, дикобразов, а также в расширенных норках сусликов и песчанок. Иногда они самостоятельно роют неглубокие норы или ямки, где затаиваются в случае опасности. Домашние участки самцов и самок занимают в среднем 16 км² и часто пересекаются; в поисках пищи они порой проходят порядка 8—10 км.
Барханные кошки плотоядны; в их рацион входит практически вся дичь, которую они могут отыскать. Его основу составляют песчанки, тушканчики и др. мелкие грызуны, ящерицы, пауки и насекомые. Иногда зайцы-толаи и птицы, гнёзда которых разоряются. Барханная кошка также известна своей охотой на ядовитых змей. Зимой она иногда приближается к селениям, но на домашних кошек и птиц не нападает. Большую часть влаги барханные кошки получают из пищи и могут долгое время обходиться без воды.
Естественные враги барханных кошек — змеи, крупные хищные птицы и шакалы.
