По особенностям геологического строения и истории геологического развития выделяют каледонский (т. н. Горный) А., занимающий северо-восточную часть территории А., и отделённый от него зоной глубинных разломов герцинский — Юго-Западный А. (Рудный и Южный). Глубинные разломы внутри этих территорий разделяют различные по строению структурно-фациальные зоны. В направлении с В. на З. наблюдается как бы «омоложение» геологических комплексов и складчатых структур А. Это связано с тем, что формирование геосинклинальных прогибов во времени смещалось с В. на З. Наиболее древние складчатые сооружения, сформированные раннекаледонской (салаирской) складчатостью (закончилась в среднем кембрии), расположены на В. Горного А. Далее на З. (Холзунско-Чуйский, Талицкий антиклинории) складчатость закончилась в среднем ордовике — конце силура. Геосинклинальное развитие и формирование складчатых структур Юго-Западного А. закончилось в нижнем карбоне. Эта закономерность пространственного смещения геосинклинальных прогибов несколько нарушается в пределах Горного А. наложением на каледониды унаследованных герцинских синклинорных прогибов (Ануйско-Чуйского, Уйменско-Лебедского, Курайского) и впадин (Коргонской), свидетельствующих о длительном и многоэтапном развитии отдельных структур.

  А. богат различными полезными ископаемыми (железные руды, ртуть, золото, редкие металлы — Горный А.; благородные и цветные металлы в пределах Рудного Алтая ); формирование главных рудных месторождений связано с тектоникой и магматизмом верхнего палеозоя. К кайнозойским разломам А. приурочены четыре группы термальных источников: Абаканский Аржан, Белокурихинские источники (около 70 км к Ю. от г. Бийска), Рахмановские и Джумалинские.

  Рельеф. Горный рельеф, возникший после герцинской орогении, в течение мезозоя подвергся выравниванию, сопровождавшемуся образованием коры выветривания. В конце палеогена возобновилось слабое, постепенно нараставшее сводовое поднятие, которое усилилось в конце неогена — начале антропогена. По старым и новым разломам широтного и северо-западного простирания произошли крупные глыбовые перемещения и подвижки, что привело к образованию сложного современного рельефа А. В моделировке рельефа видную роль играли четвертичное оледенение и интенсивная речная эрозия. Наиболее высокие хребты (выше 3200—4000 м ) — Катунский, Северо- и Южно-Чуйские и другие — располагаются в центральной и восточной части Советского А. и имеют близкое к широтному простирание. Они отличаются рельефом альпийского типа — большими амплитудами высот, крутыми склонами, скалистыми гребнями с многочисленными труднодоступными пиками. К С. и З. хребты понижаются, а направление их изменяется на северо-западное и даже меридиональное. На С. и З. располагаются особенно типичные для А. среднегорные хребты и массивы высотой в 1500—2500 м со слаборасчленёнными гребнями, представляющими собой остатки древних поверхностей выравнивания, и крутыми склонами, расчленёнными молодыми эрозионными долинами. Многие хребты разделены характерными для А. крупными тектоническими межгорными котловинами, носящими обычно название «степей» (Чуйская, Курайская, Уймонская, Канская и др.), дно которых расположено на высоте 500—2000 м и сложено рыхлыми кайнозойскими отложениями.

  Климат А. континентальный, довольно суровый. Зима в условиях господствующего здесь высокого атмосферного давления (Азиатский антициклон) холодная и продолжительная. Средняя t января от —15°С (в предгорьях) до —28, —32°С в межгорных котловинах Центрального А., где отчётливо выражены температурные инверсии (абсолютный минимум в Чуйской «степи» —60°С). В высокогорье лето короткое и прохладное: средняя t июля уже на высоте 1000 м обычно не превышает + 14, 4 — 16°С. А. — мощный конденсатор влаги. На открытых в сторону влажных ветров склонах западного и северо-восточного районов выпадает до 800—1200 мм осадков (местами до 2000 мм ), распределяющихся сравнительно равномерно по сезонам года. На Ю.-В. их годовое количество убывает до 200—300 мм (в Чуйской «степи» — до 100 мм ): здесь преобладают летние осадки и мощность снежного покрова зимой весьма невелика. Характерной особенностью климата А. являются горно-долинные ветры, в частности фёны. В высоких хребтах А. известно более 1000 ледников общей площадью более 800 км² . Наиболее значительны долинные ледники Катунских и Чуйских белков, длина которых достигает 8—10 км.

  Реки и озёра. А. расчленён густой сетью горных рек с большими уклонами и быстрым течением. По своему режиму они относятся к особому алтайскому типу: питаются талыми снеговыми водами и летними дождями и отличаются длительным весенне-летним половодьем. Наиболее крупные и многоводные реки А.: Катунь, Бухтарма, Бия, Чуя. Имеется более 3500 озёр, с преобладанием небольших каровых и моренно-подпрудных; самые крупные озёра (Телецкое, Маркаколь) занимают тектонические котловины.

  Типы ландшафтов. В пределах А. распространены горностепные, горнолесные и высокогорные ландшафты, образующие систему отчётливо выраженных высотных ландшафтных поясов.

  Горные степи характерны главным образом для предгорий и низкогорных массивов окраинных районов А. Они формируются в условиях сравнительно высоких летних температур (средняя t июля +18, +22°С) и небольшого годового количества осадков (от 200 до 450 мм ). На С. горные степи поднимаются до 500—600 м, а на Ю. — до 1000—1500 м. В северных и западных предгорьях А. на обыкновенных и выщелоченных чернозёмах развиты главным образом луговые разнотравно-злаковые степи. Значительные участки заняты также зарослями степных кустарников — караганы, спиреи, шиповника, курильского чая, алтайской сибирки. В более сухом Южном А. нижние части склонов покрыты полынно-типчаковыми степями на светлокаштановых почвах и только выше 600 — 700 м (где формируются маломощные южные и обыкновенные чернозёмы) они переходят в горные дерновиннозлаковые и кустарниковые степи. Из горностепных животных обычны мелкие грызуны — суслики, полёвки, хомячки, барсук, а из птиц — степной орёл, копчик, пустельга. Степные ландшафты характерны также и для сухих межгорных котловин Центрального А., поверхность которых обычно покрыта злаковой или злаково-разнотравной растительностью. Иной облик имеют высокогорные (1400—2200 м ) Чуйская и Курайская «степи», отличающиеся наиболее сухим резко континентальным климатом. Здесь на бурых и каштановых почвах формируются мелкодерновинные и полукустарничково-ковылковые опустыненные степи с весьма разреженным покровом; они напоминают полупустыни соседней Монголии и заселены представителями монгольской фауны (антилопа дзерен, монгольский сурок, кот манул и др.).

  Ландшафты горнолесного пояса типичны для А. и занимают почти 70% его территории. Они характерны для низкогорных и особенно среднегорных хребтов А. и развиваются в условиях умеренно прохладного, но обычно достаточно влажного (годовое количество осадков 500—1500 мм ) климата. Среди ландшафтов пояса преобладают горные леса, верхняя граница распространения которых располагается на С. на высоте 1700—2000 м , а в центральной и восточной частях А. достигает 2200—2450 м. Во влажных районах, где формируются светло-серые подзолистые почвы, преобладает темнохвойная моховая тайга — пихтовая в Западном А. и пихтово-кедровая в Северо-Восточном А. В наиболее освоенных участках она сменяется вторичными берёзово-осиновыми лесами. В Центральном и Южном А., отличающихся более сухим климатом, доминируют светлохвойные лиственничные леса, нередко паркового типа на темноцветных слабооподзоленных дерновых почвах. Для горнолесного пояса весьма характерны также обширные поляны высокотравных лугов («большетравье»), а на склонах южной экспозиции и речных террасах — горные степи. Среди обитателей горных лесов особенно типичны таёжные животные — медведь, рысь, колонок, белка, кабарга, марал и др., а из птиц — глухарь, рябчик, кедровка, дятлы, клесты.