Il lago Baikal riempie un'antica rift valley, proprio come il lago Tanganyika nell'Africa orientale.
Nella zona di frattura del Baikal, la crosta terrestre si sfalda. È il lago più profondo del mondo a 1.642 m (5.387 piedi). Il fondo del lago è 1.186,5 m (3.893 ft) sotto il livello del mare, ma sotto questo si trova circa 7 km (4,3 mi) di sedimenti. Questo significa che il pavimento della spaccatura è 8-11 km (5.0-6.8 mi) sotto la superficie: la spaccatura continentale più profonda sulla Terra.
In termini geologici, il rift è giovane e attivo - si allarga di circa due cm all'anno. La zona di faglia è anche sismicamente attiva; ci sono sorgenti calde nella zona e notevoli terremoti ogni pochi anni.
L'età del Baikal è di 25-30 milioni di anni: è uno dei laghi più antichi. È unico tra i grandi laghi d'alta quota, perché i suoi sedimenti non sono stati raschiati dalle calotte di ghiaccio continentali. Gli studi statunitensi e russi sui sedimenti delle carote negli anni '90 hanno fornito una registrazione dettagliata delle variazioni climatiche degli ultimi 250.000 anni. Carote di sedimenti più lunghe e profonde sono attese presto. Il lago Baikal è l'unico lago d'acqua dolce confinato in cui esistono prove di idrati di gas.
Il lago è completamente circondato da montagne. Le montagne Baikal sulla riva nord e la taiga sono protette come parco nazionale. Ha 27 isole; la più grande, Olkhon, è lunga 72 km (45 miglia) ed è la terza isola lacustre più grande del mondo. Il lago è alimentato da ben 330 fiumi. È drenato attraverso un unico sbocco, il fiume Angara.
Nonostante la sua grande profondità, le acque del lago sono ben mescolate e ben ossigenate in tutta la colonna d'acqua, rispetto alla stratificazione che si verifica in corpi d'acqua come il lago Tanganica e il Mar Nero.
