Главнейшими структурными элементами Алтая являются антиклинории (Катунский, Теректинский, Талицкий), в ядрах которых выходят наиболее древние породы, и разделяющие их синклинории (Ануйско-Чуйский, Алейский). Эти структуры сформировались в результате мощных складкообразовательных движений каледонского (на северо-востоке) и герцинского времени.
Палеозойские складчатые сооружения Алтая в континентальных условиях мезозоя и палеогена были постепенно разрушены, и на их месте образовалась слабо расчлененная речными долинами денудационная мелкосопочная равнина. Основные орографические особенности современного Алтая сформировались в результате неогеново-раннечетвертичных поднятий, амплитуда которых была максимальной в центральных районах и менее значительной по периферии. В четвертичное время Алтай подвергся значительному оледенению. Оно было, вероятно, двукратным.