Состоит из нескольких параллельных хребтов, разделенных продольными тектоническими долинами. Вершины хребтов преимущественно платообразные. В гребневой части имеются главным образом каровые и висячие ледники (самый большой — Потанина ледник).
Монгольский Алтай сложен преимущественно палеозойскими кристаллическими сланцами, порфирами, порфиритами и гранитами.
Юго-западные склоны увлажнены сильнее, чем северо-восточные, поэтому для юго-западных склонов характерны леса (преобладают ель и лиственница) и луга, сменяющиеся книзу степями, а кверху — альпийскими лугами. На северо-восточных склонах господствуют степи и полупустыни, в межгорных впадинах — полупустыни.