O lago Baikal preenche um antigo vale de fendas, assim como o lago Tanganyika na África Oriental.
Na Zona de Elevação Baikal, a crosta terrestre se desprende. É o lago mais profundo do mundo a 1.642 m (5.387 pés). O fundo do lago está a 1.186,5 m abaixo do nível do mar, mas abaixo dele há cerca de 7 km de sedimentos. Isto significa que o leito da fenda está 8-11 km abaixo da superfície: a fenda continental mais profunda da Terra.
Em termos geológicos, a fenda é jovem e ativa - ela se alarga cerca de dois cm por ano. A zona de falha também é sismicamente ativa; há fontes termais na área e terremotos notáveis a cada poucos anos.
A idade do Baikal é de 25-30 milhões de anos: é um dos lagos mais antigos. É único entre os grandes lagos de alta latitude, porque seus sedimentos não foram desgastados pelas camadas de gelo continentais que se sobrepõem. Estudos americanos e russos sobre o núcleo sedimentar nos anos 90 deram um registro detalhado da variação climática nos últimos 250.000 anos. Espera-se para breve núcleos sedimentares mais longos e profundos. O Lago Baikal é o único lago de água doce confinado no qual existem evidências de hidratos de gás.
O lago é completamente cercado por montanhas. As montanhas Baikal na costa norte e a taiga são protegidas como um parque nacional. Tem 27 ilhas; a maior, Olkhon, tem 72 km de comprimento e é a terceira maior ilha lagosa do mundo. O lago é alimentado por cerca de 330 rios de afluência. Ele é drenado por uma única saída, o rio Angara.
Apesar de sua grande profundidade, as águas do lago são bem misturadas e bem oxigenadas em toda a coluna de água, em comparação com a estratificação que ocorre em corpos de água como o Lago Tanganica e o Mar Negro.
