Морфоструктура герцинского возраста образует Рудно-Алтайское поднятие и синклинальный прогиб Южного Алтая в пределах Зайсанской котловины.Своеобразна Зайсанская впадина, обязанная своим образованием новейшей тектонике. Ее размеры в длину свыше 400 км, в ширину — до 100 км. Палеозойские породы, залегающие несогласно, перекрыты палеоген-неогеновой толщей мощностью, до 1,5 км.
Особенно велик Тувинский унаследованный прогиб протяженностью до 500 км и шириной 70—150 км, его заложение относится к ордовику. По краям прогиб ограничен глубинным разломом. Состав пород разнообразен: эффузивные, терригенные, лагунно-континентальные, морские. В мезозое в прогибе возникли наложенные впадины.
Тектоника провинции хорошо отражена в ее орографии: хребты соответствуют антиклинальным структурам, а межгорные впадины и котловины — синклинальным. Картина геоструктурной обусловленности современных крупных форм рельефа, и орографии затушевывается наложенными структурами молодых возрастов. Герцинские структуры осложнили складчатые каледонские структуры, неоген-четвертичные — мезойские и герцинские. Разновременность движений земной коры, их дифференцированность, сложность самой морфоструктуры, литологический состав, образование разныхпо возрасту поверхностей выравнивания способствовали развитию ступенчатости и ярусности рельефа.
Состав пород разнообразен. Алтай сложен породами кембрия, ордовика и силура, состоящими из известняков, сланцев, песчаников, песчано-глинистых и мергелистых толщ и эффузивов.
Девонские отложения на территории провинции распространены меньше, чем более древние. На Алтае породы девона занимают обширные площади и разнообразны по составу.Морские нижнекарбоновые породы залегают в Рудном Алтае, состоят они из сланцев, криноидных известняков и песчаников. Верхнепалеозойские породы на Алтае распространены мало, так как в это время уже весь Алтай вступил на путь платформенного развития.
Разнообразие генезиса горных пород определило богатство провинции полезными ископаемыми: красные и магнитные железняки и полиметаллические руды Тувы, нижнекембрийские Буксоньское (Алтай), месторождения диаспоровых бокситов, ртути, золоторудные месторождения Горного Алтая.
В свое время В.П. Нехорошев для Алтая выделил пояса полезных ископаемых:
1) золотой — калбинский;
2) вольфрамовый— калбино-нарымский (относится медно-пиротитовая зона);
3) полиметаллический — Рудный Алтай;
4) вольфрамо-молибденовый — Горный Алтай;
5) ртутного оруденения — юго-восток Горного Алтая.
Горная провинция богата разнообразными ценными декоративными камнями. В разных частях территории имеются термальные и минеральные источники, на базе которых созданы курорты.
Орография страны сложная и отражает ее морфоструктуры. Высокая часть относится к Алтаю, ряд его хребтов простирается веерообразно. На юге, к западу от горного узла; Табын-Богдо-Ола, отходят субширотно хребты Южного Алтая. К северу от долины Бухтармы, располагается система хребтов высотой до 3000 м. Листвяга, Холзун, Ульбинский, Ивановский, Убинский, простирающиеся на северо-запад и север.
В центральной части Алтая дугообразно протягивается Катунский хребет с наивысшей вершиной Алтая - горой Белухой (4506 м). К северу и востоку от нее располагаются Северо- и Южно-Чуйские хребты. Севернее этой системы протягиваются Теректинский, Ануйский, Чергинский, Чулышманский хребты. На крайнем востоке, вдоль государственной границы располагается хребет Сайгхзлем, севернее от него проходит хребет Чихачева и Шапшальский, смыкающийся на севере с системой Западного Саяна. С северных хребтов берут начало многие реки: Бия, Катунь, от слияния которых начинается Обь.
Специфическая черта орографии Алтая — плоскогорья Укок, Чуйская и Курайская степи, Чулышманское поднятые на высоту 1500—2200 м. Хребты северной и западной частей Алтая ниже, средневысотные (2000 м). Характерны обширные древние поверхности выравнивания, поднятые на высоту (2000 м и более), ограниченные крутыми, местами почти отвесными склонами. Эрозионное расчленение очень глубокое, многие реки Алтая имеют ломаный продольный профиль долин со ступенями водопадов. Подобные черты орографии свойственны возрожденным горам. Межгорные плато, обрамленные более высокими хребтами, представляют, по существу, тектонические котловины (местное название — «степи»). Котловины ряда озер Алтая тектонические, то узкие, то расширяющиеся. Исключительной живописностью и своеобразием природы выделяются Телецкое озеро в долине Бии, Джулукуль в верховьях Чулышмана и озеро Маркаколь.
В горах Алтая прослеживается связь морфоскульптуры и современных экзогенных процессов. Примером может служить юго-восточный Алтай, где М.П. Петкович выделяет три пояса.
1. Верхний гляциально-нивальный пояс с господством современных ледников, многолетних снежников и сильным развитием гляциальных и нивально-гляциальных процессов денудации. Сели, обвалы, лавины перекрывают холмистый моренный рельеф, образуя аккумулятивные шельфы.
2. Средний — гравитационно-солифлющионный пояс на высоте 2000—3000 м (включая горные тундры) с моренными скоплениями последнего оледенения, переработанными водой и гравитационно-солифлюкционными процессами. Распространены каменные потоки и конусы аккумуляции обломочного материала. Склоны, менее увлажняемые, более пологи, для них характерны ложбины стока и конусы аккумуляции. Склоны, лучше увлажняемые, более крутые.
3. Нижний эрозионно-аккумулятивный внеледниковый пояс на высоте 2300—1600 м. Его морфоскульптура обязана экзогенному процессу, велика роль флювиальных процессов. Задернованность склонов в нижней части пояса ослабляет гравитацию — обвалы, камнепады, сели, но увеличивает плоскостной, сетчато-струйчатый смыв. Многочисленны ложбины стока.
Наиболее распространенный тип рельефа провинции — эрозионный: среднегорный и плоскогорный. Высота вершины средне-горного рельефа от 1200 до 2400 м, т. е. относительно высокая.
Влагообеспеченность Западного, Центрального Алтая способствует густой речной сети, выносу продуктов разрушения и последующей их аккумуляции в межгорных впадинах и котловинах. Эрозия разрушает поверхности выравнивания.
Низкогорный тип рельефа характерен для запада Алтая и ряда котловин. Превышения хребтов над днищами котловин составляют 300—500 м. Низкие хребты имеют мягкие очертания. При наличии на вершинах стойких против выветривания кристаллических пород создаются причудливые формы остроконечных вершин. В межгорных котловинах и речных долинах залегает рыхлый сортированный материал (лёссовидные суглинки). Сведение растительности приводит к усилению эрозии, приобретающей катастрофические размеры. В местах распространения песчаных отложений наблюдается развевание песков. Усилению экзогенного процесса способствуют эндогенные процессы в районах активных сейсмических явлений.
3. Климатические особенности региона
На климат Алтая оказывает влияние близость территории к засушливым пространствам Азии и удаленность от океанов. Лишь арктические воздушные массы, претерпев трансформацию, достигают юга Сибири. Горный характер поверхности, резкое расчленение обусловливают сильное охлаждение ее зимой и развитие тепловых инверсий, приводящие к своеобразному распределению почв, растительности и других компонентов ландшафтов.
Влияние отрога монгольского центра высокого барометрического давления ослабевает в Алтае. В Западном Алтае становится заметнее циклоническая деятельность. Развивающиеся с начала формирования антициклонов (в сентябре) инверсии приводят к повышению температуры воздуха с высотой и сильному охлаждению межгорных котловин. Вследствие этого хребты менее охлаждены зимой, чем прилегающие равнины, и более летом. Это смягчает резкую континентальность климата.
Западный Алтай находится под влиянием выноса воздуха из Казахстана и Средней Азии, особенно в теплое время года. Зимой антициклон обусловливает низкие температуры приземного воздуха, мощные инверсии и незначительную влажность. Континентальность климата усиливается с запада на восток.
Велика роль орографии в формировании климата. Протяженность территории с запада на восток и такое же простирание хребтов, наличие замкнутых межгорных впадин и котловин определяют нарастание не только континентальности к востоку, но и усиление термических различий. Зыряновская котловина в Западном Алтае (абсолютная высота 450 м) имеет среднюю температуру января —22°, а Малая Ульба (1634 м) —20° С. Более выраженные на востоке инверсии усиливают контрасты среднеянварских температур. На высоте 640 м (Кызыл) температура —32°С. Характерны фены, усиливающие сухость климата котловин.
С рельефом связана облачность. Максимум ее приходится на лето, когда господствуют восходящие токи воздуха.
Сильная на западе и резкая на востоке страны континентальность климата проявляется в абсолютных минимумах и максимумах температур: на станции Катунь (Алтай) абсолютный минимум -50°, абсолютный максимум 30°, в Туве -58° и 30°.
На всей территории зима суровая, с устойчивыми отрицательными температурами и с редкими оттепелями в западной части. Интересны данные о температурах января станции Кызыл на разной высоте: у земной поверхности — 31,8°, на высоте 1 км — 27°, 1,5 км —21°, 2 км — 20°, 3 км — 22° С. Наиболее мягкая зима наблюдается вблизи Телецкого озера, где средняя температура января — 9°, абсолютный минимум — 34°, а на плато Кош-Агач— 50° С.
В холодное время года почти на всей территории выпадает мало осадков, распределение их неравномерное. На западе выделяется район малой Ульбы, где в сентябре — декабре выпадает 580 мм при годовой сумме 1800 мм. Эти месяцы на Западном Алтае характеризуются относительно активной циклонической деятельностью.
На юго-восточных хребтах Алтая выпадает 200—400 мм, в долине Катуни зимние осадки до 100 мм, на плато Укок менее 30 мм. Небольшое количество осадков объясняется антициклональным режимом. Осадки зимнего периода местами снижаются до 5% годовой суммы. В субальпийском поясе Алтая мощность снега до 3 м. Снежный покров лежит в Горном Алтае 140—175 дней.