Південна западина Байкалу викладена средньоюрськими — нижньокрейдяними відкладеннями, а от мезозойська депресія (давніша) успадкувала Юрські і крейдяні товщі. Є також невелика кількість відкладень третинного (неогенового) віку. Четвертинні відкладення у всій Байкальській котловині представлені озерними, флювіогляціальними, льодовиковими, алювіальними, пролювіальними, еоловими утвореннями. Найбільша потужність відкладів спостерігається в дельті річки Селенга (близько 500 м), а разом з третинними відкладеннями більше як на 600 м.