Во вторую половину мезозойской эры одновременно со складчатыми структурами Верхояно-Колымских гор были созданы складчатые кряжи Прончищева и Чекановского.
За четвертичный период поднимались горы Бырранга и вся западная часть Сибирской платформы. Вилюйская синеклиза и Приверхоянский прогиб отставали в подъеме, а Енисейско-Хатангская впадина опускалась.
Длительный неравномерный подъем вызвал образование нескольких вздутий — антеклиз: Анабарский массив (в бассейнах рек Анабара и Оленька) и Оленёкский (в бассейнах Оленька и нижней Лены). Относительно больше приподнялась западная окраина платформы — Енисейский кряж. При этих повышениях обнажилось складчатое основание кристаллической платформы.
Среднечетвертичное время — период наибольшего опускания. Енисейско-Хатангская впадина заливалась холодным (бореальным) морем, вместо гор Бырранга остались лишь острова. Бореальная трансгрессия увеличила влажность и понизила летние температуры. В результате в западинах и долинах окружающих возвышенностей за лето снег не успевал стаивать. Начинали накапливаться снежники, а затем и ледники. Развивалось горно-долинное оледенение. Однако покровного оледенения, как представляют многие исследователи, на территории Средней Сибири не было. Отдельные маломощные снежники и ледники предгорного типа были широко распространены только в северо-западной, наиболее возвышенной и влажной ее части. Горно-долинное оледенение имело место в соседнем, Верхоянском хребте. Ледники оставили разрозненные моренные валы с маломощными ледниковыми отложениями. Эти валы распространены в низовьях Енисея, Нижней Тунгуски, Курейки, Котуя, придолинной части Лены и северной части Средней Сибири, а ледниково-морские отложения — в западной части Северо-Сибирской низменности. В южной же части Средней Сибири влияния оледенения не обнаружено, если не считать многолетней мерзлоты грунтов.
Рыхлый четвертичный покров гор Бырранга и Средне-Сибирского плоскогорья маломощен и, как правило, распространен узкими полосами по нижним террасам речных долин. На склонах долин и междуречьях имеются каменистые и суглинисто-щебнистые грунты. Процессы разрушения горных пород (выветривание) и сноса их в долины рек осложняют почвообразование, обитания растительности и животных.
Рельеф. Рассматривая крупные черты рельефа (макроформы), нетрудно заметить, что интересующая нас территория состоит как бы из трех обширных впадин, унаследованных от древних прогибов, полуокруженных возвышенностями.
На севере, желобом между горами Бырранга (800 — 1000 м) и северной окраиной Средне-Сибирского плоскогорья (900 —1500 м), почти в широтном направлении от Енисея до Оленька протянулась обширная Северо-Сибирская холмисто-волнистая низменность с абсолютными высотами 80 —150, максимум 250 м. Ее рыхлые поверхностные отложения на севере, востоке и юге резко сменяются каменистыми древними горными породами возвышенностей.
Восточную часть территории занимает огромная котловина Центрально-Якутской плоскоравнинной низменности (100–200 м). В ее основе лежит Вилюйская синеклиза, заполненная песчано-глинистыми породами. К северо-западу и западу низменность постепенно переходит в Средне-Сибирское плоскогорье. Южнее возвышается известняковое Лено-Алданское плато (400–600 м). С северо-востока и востока над низменностью и плато до 1500–2300 м вздымаются горы Верхоянского хребта, а с юга — Алданское нагорье (1500–2000 м).
Меньшая по размерам и глубине, но самая древняя по возрасту Центрально-Тунгусская впадина (450–300 м) лежит среди обширного Средне-Сибирского плоскогорья, в бассейне среднего течения Катанги и отчасти Нижней Тунгуски. Равнинные водораздельные пространства приподняты над днищами долин до 100–300 м. Над ними иногда возвышаются «столовые» или «сундучные», трапповые горы, здесь широко развиты древневулканические отложения.
К периферии Средне-Сибирское плоскогорье повышается, постепенно переходя на севере в горы Путорана (высшая точка 1701 м) и Анабарский массив (905 м), на западе — в Енисейский кряж (1104 м), на юго-востоке — в Ангарский кряж (1022 м). Ангарский кряж тянется через Ангару к устью р. Оки, образуя знаменитые ангарские пороги.
Там, где Тунгусская синеклиза имела наибольшие глубины залегания палеозойских отложений, в результате интенсивных подъемов в последнюю эпоху образовались самые большие высоты (горы Путорана) Рельеф здесь находится в резком несогласии с первоначальной тектонической структурой, что существенным образом отличает северную часть Тунгусской синеклизы от южной.
Юго-восточную окраину плоскогорья образует бестрапповая Приленская плоская возвышенность (400 — 1000 м). Она вытянута вдоль долины Лены на северо-восток. В том же направлении понижаются ее высоты. Южная окраина полуокружена Саянскими и Прибайкальскими горами. Здесь общий уклон идет к северу (до 200–500 м), а вдоль подошвы Саян тянется заболоченная Предсаянская впадина.
Центрально-Тунгусскую и Центрально-Якутскую впадины разделяет невысокая, пологосклонная плоскогорная перемычка.
Климат. Из-за удаленности от теплых морей большая часть территории Средней Сибири почти не испытывает отепляющих и увлажняющих влияний Атлантики и тем более Тихого океана, от которого отгорожена высокими хребтами. Зато арктические моря омывают ее север и время от времени посылают холодные массы воздуха в глубь континента. Вторжения арктических масс воздуха особенно ощутимы летом на северной части плоскогорья.
Следствием среднего положения этой части Сибири является континентальность климата, увеличивающаяся к востоку. Разница между температурами лета и зимы в приполярной полосе превышает 100°. Это объясняется условиями формирования зимних и летних воздушных масс. Переходные сезоны коротки, и переходы от них к основным сезонам резкие.
При охлаждении материка зимой вблизи южных границ Средней Сибири и в Восточной Сибири формируется Азиатский антициклон — область высокого давления. Он смыкается с Арктическим антициклоном, постоянно расположенным над Северным Ледовитым океаном. Температура тяжелого переохлажденного воздуха в приземной части может падать до — 60°, а в исключительных условиях даже — 70°. А среднеянварские температуры колеблются от —18° на юго-западе до —46, —48° на востоке. В восточных районах зима малооблачная, малоснежная (высота снежного покрова 20–30 см) и почти безветренная с характерными температурными инверсиями, то есть повышением температуры с высотой. На западных окраинах снежный покров заметно выше — 50–80 см, а ветры чаще и значительно сильнее. Особенно ветрена северо-западная часть Средней Сибири из-за размещения вдоль побережья Карского моря ложбины Исландского барического минимума, то есть области низкого давления, протягивающейся сюда из северной Атлантики. По периферии «ложбины» развивается циклоническая деятельность.
Летом материк быстро нагревается. Над ним формируется область низкого давления. Среднеиюльские температуры в Центральной Якутии, где лето наиболее теплое, достигают 18–21°, чего не бывает в других пунктах этих широт (в среднем 62° с. ш.).
Закономерно уменьшается количество атмосферных осадков с запада на восток от 500 и даже 700 мм (на возвышенностях) до 250 мм и даже до 180 мм. Летом их выпадает в 4–5 раз больше, чем зимой, несмотря на то, что зима в 2 раза длиннее лета.
Зимой ввиду отсутствия толстого снежного «одеяла» и очень больших и устойчивых морозов грунты промерзают, а за короткое лето не успевают полностью оттаять… Поэтому всюду, за исключением лишь долины среднего Енисея, широко распространена мощная толща многолетнемерзлых грунтов. И тем не менее лето настолько теплое на юге и востоке, что успевают созреть не только яровые хлеба и различные овощи, но в Центральной Якутии даже арбузы и дыни.