La part russa forma la república de Gorno-Altaj (92.600 km2) que depèn del kraj de l’Altai. La seva altura mitjana és de 1.500-1.700 m, i la ratlla de les neus permanents és a 2.040 m al vessant nord i a 2.380 m al vessant sud. La serralada és flanquejada a l’E i al SE pel gran altiplà de Mongòlia; s’efectua gradualment la transició mitjançant d’altres altiplans més petits, com els d’Uköc (2.400 m), Kak (2.500 m) i Suok (2.600 m). Té llacs importants, com l’Ubs-Nuur i Chobdo-Nuur. La serralada d’Altai es pot dividir en dos conjunts que difereixen considerablement quant a formació geològica. L’Altai mongol o Gran Altai és format principalment per roques precambrianes no afectades per les orogènies herciniana i alpina, que constitueixen un gran horst. A l’Altai rus es troben esquists precambrians i formacions paleozoiques, predominantment calcàries, del Devonià i el Carbonífer, plegades durant l’Hercinià i amb plecs de direcció general N-NE. De la mateixa edat són les intrusions de roques granítiques i ígnies, amb les quals es troben associats rics jaciments minerals. El relleu actual fou originat per fenòmens tectònics del Terciari superior, ja que durant el Paleozoic superior i el Mesozoic hi hagué un intens cicle d’erosió amb la consegüent peneplanació.