Західно-Сибірська равнина сформувалася в кайнозойську ерсу, що почалася близько 66 мільйонів років тому. Вона складається з відкладень різних геологічних відкладень, таких як вапняки, пісчаники, глини та вулканічні породи. Найстарші відкладення на території равнини датуються крейдяним періодом, а наймолодші - четвертинним періодом.