Le lac Baïkal remplit une ancienne vallée du rift, tout comme le lac Tanganyika en Afrique de l'Est.
Dans la zone du Baïkal, la croûte terrestre se déchire. C'est le lac le plus profond du monde, à 1 642 m (5 387 ft). Le fond du lac se trouve à 1 186,5 m au-dessous du niveau de la mer, mais en dessous, il y a environ 7 km de sédiments. Cela signifie que le fond du rift se trouve entre 8 et 11 km sous la surface : le rift continental le plus profond sur Terre.
En termes géologiques, la faille est jeune et active - elle s'élargit d'environ deux cm par an. La zone de faille est également active sur le plan sismique ; on y trouve des sources chaudes et des tremblements de terre importants tous les deux ou trois ans.
L'âge du Baïkal est de 25 à 30 millions d'années : c'est l'un des plus vieux lacs. Il est unique parmi les grands lacs des hautes latitudes, car ses sédiments n'ont pas été récurés par les glaces continentales. Des études américaines et russes sur des carottes de sédiments dans les années 1990 ont permis d'établir un relevé détaillé des variations climatiques au cours des 250 000 dernières années. Des carottes de sédiments plus longues et plus profondes sont attendues prochainement. Le lac Baïkal est le seul lac d'eau douce confiné dans lequel on trouve des preuves de la présence d'hydrates de gaz.
Le lac est complètement entouré de montagnes. Les montagnes du Baïkal sur la rive nord et la taïga sont protégées en tant que parc national. Il compte 27 îles ; la plus grande, Olkhon, mesure 72 km de long et est la troisième plus grande île au monde reliée à un lac. Le lac est alimenté par pas moins de 330 rivières. Il est drainé par un seul exutoire, la rivière Angara.
Malgré sa grande profondeur, les eaux du lac sont bien mélangées et bien oxygénées dans toute la colonne d'eau, par rapport à la stratification qui se produit dans des masses d'eau telles que le lac Tanganyika et la mer Noire.
