Sandkatzen leben in etwa 15 bis 20 km² großen, sich überlappenden Revieren in vier voneinander getrennten Regionen: in der Sahara (als Unterart Felis margarita margarita), in Arabien (Felis margarita harrisoni), in Zentral-Asien (Felis margarita thinobia) und in Pakistan (Felis margarita scheffeli). Sie bewohnen generell Sand- und Steinwüsten, die für Falb- und Steppenkatzen zu trocken sind, vor allem solche mit Sanddünen.
Sandkatzen sind nachtaktive Einzelgänger. Die heißen Tagesstunden verschlafen sie in einer selbstgegrabenen Höhle oder im Schatten von Sträuchern oder Felsen. Abends, wenn es etwas kühler ist, legen sie sich oft auf den Rücken, um sich abzukühlen. Das dichte Fell schützt vor Auskühlung bei niedrigen Temperaturen während der Nächte. Sandkatzen können nicht gut klettern oder springen, aber ausgezeichnet graben.
Sie haben gelernt, sich im Dunkeln zu ducken und ihre Augen zu schließen, wenn sie mit künstlichem Licht angeleuchtet werden. Somit kann die Sandkatze mithilfe der Reflexion ihrer Augen schwer lokalisiert werden. Zusammen mit ihrer dem Wüstensand ähnelnden Fellfarbe stellt dies eine gute Anpassung an ihre Umgebung dar. Die von der Katze im Wüstengebiet verscharrten Exkremente können zu Analysezwecken schwer aufgefunden werden, weshalb über die Zusammensetzung ihres Speisezettels wenig bekannt ist.
Die Sandkatzen sind nachtaktive Einzelgänger, die wenig erforscht sind. Wie die meisten Katzen können sie exzellent hören, riechen und auch im Dunklen gut sehen. Mit ihrem Gehör können sie Beute unter der Sandoberfläche ausmachen. Oft graben sie ihre Beute aus. Ist diese für eine Mahlzeit zu groß, wird ein Teil wieder eingegraben und später erneut aufgesucht. Durch die abgeflachte Schädelform mit den weit außen angestellten Ohren kann sich die kleine Katze so flach auf den Boden legen, dass sie schon hinter kleinen Bodenunebenheiten nicht mehr zu sehen ist. Dies verschafft ihr einen Vorteil in der vegetationslosen öden Wüstenlandschaft, die wenig Deckung für die Jagd gibt. Sie jagen kleine Nagetiere und Vögel, Reptilien, Insekten und Spinnen. Auch jagen sie oft Schlangen, die sie mit Hieben auf den Kopf traktieren, bevor sie mit einem Nackenbiss getötet werden. Auch Eier nimmt die Sandkatze gelegentlich an. Ihren Flüssigkeitsbedarf bezieht sie wahrscheinlich allein aus der Beute und muss nicht zusätzlich trinken.
Sandkatzen besiedeln die karge Landschaft sehr dünn und haben einen lauten, weit tragenden Paarungsruf, der dem Bellen eines kleinen Haushundes ähnelt. Sie werfen nach einer Tragzeit von etwa 60 bis 65 Tagen, und zwar je nach Unterart (Verbreitungsgebiet) etwas zeitversetzt.
- Felis margarita margarita von Februar bis April,
- Felis margarita harrisoni von März bis April,
- Felis margarita thinobia von Mitte März bis Mitte Mai,
- Felis margarita scheffeli von September bis Oktober.
Ein Wurf besteht aus durchschnittlich drei bis fünf Welpen, der größte bisher beobachtete Wurf belief sich auf acht Welpen. Diese wiegen bei der Geburt 40 bis 55 Gramm und nehmen täglich 12 Gramm zu und erhalten in dieser Zeit vom Muttertier Feuchtigkeit. Mit zwei Wochen öffnen sie ihre Augen und mit drei Wochen beginnen sie zu laufen. Feste Nahrung nehmen sie ab fünf Lebenswochen zu sich und können ab dann ihren Feuchtigkeitsbedarf selbst decken. Bis zu einem Alter von sechs bis acht Lebensmonaten werden sie vom Muttertier in die Jagdkunst eingelernt, dann werden sie unabhängig und verlassen die Familie. Mit etwa neun bis dreizehn Monaten werden Sandkatzen geschlechtsreif.