Klimat i przyroda Ałtaj leży w klimacie umiarkowanym chłodnym kontynentalnym, który jest dość surowy i cechuje się dużymi kontrastami termicznymi i opadowymi; występują mroźne zimy i krótkie, chłodne lata. Część wysokogórska (powyżej 1700–2400 m n.p.m.) pokryta jest łąkami i górską tundrą, niżej występują bogate lasy (około 70% powierzchni Ałtaju), które przechodzą w stepy, a na wschodzie w półpustynie. Granica wiecznego śniegu znajduje się na wysokości 2200–2300 m n.p.m. na zachodzie do 3000–3500 m n.p.m. na wschodzie. W najwyższych partiach pojawiają się liczne lodowce o łącznej powierzchni ok. 900 km². W górach występuje ponad 3000 jezior (głównie pochodzenia glacjalnego), a także liczne rzeki (obszar źródłowy Obu i Irtysza) o znacznych zasobach energii wodnej (ok. 13 mln kW).
Ałtaj dzieli się na trzy zasadnicze strefy przyrodnicze: stepy, lasy i piętro wysokogórskieS.P. Susłow, Geografia fizyczna azjatyckiej części ZSRR, PWN, Warszawa, 1961, s. 139-154.