Белуха — одна из крупнейших горных вершин России, достигающая высоты над уровнем моря 4506 м. Горный массив Белухи располагается в центральной части Холзуно-Чуйского антиклинария, сформированного в течение каледонского и герцинского этапов тектогенеза. Сложен породами среднего и верхнего кембрия. Многие отроги массива представляют собой выходы песчаников и сланцев. Менее распространены конгломераты. Часть массива слагают типичные флишеобразные формации. О тектонической нестабильности территории Белухи свидетельствуют разломы, трещины и надвиги горных пород. Крутые, почти отвесные зоны скольжения характерны для северного склона Белухи, особенно со стороны долины р. Аккем.

Район Белухи расположен на границе зон 7-8-ми бальной сейсмической активности. Микроземлетрясения здесь очень часты. Следствия их — ломка ледяного панциря, сход лавин и обвалов. С палеогена территория испытывает интенсивное тектоническое поднятие, которое продолжается и ныне.

Палеогеновое поднятие отразилось в характере рельефа— он всюду высокогорный, типично альпийский, с глубокими ущельями, вертикальные альпийские гребни возвышаются над ними до 2500м. Большие площади массива заняты скалами, осыпями и моренами. Склоны подвержены разрушительному воздействию селей и лавин. Белуха— это музей самых разнообразных геоморфологических процессов и форм рельефа.

На склонах массива Белухи и в долинах известно 169 ледников, общей площадью 150 квадратных километров Гора Белуха несет на себе почти 50 % ледников Катунского хребта, что составляет свыше 60 процентов площади его оледенения. По количеству ледников и оледенению г. Белуха занимает первое место на Катунском хребте. М. В. Тронов выделил Белухинский ледниковый район в самостоятельный «тип ледников Белухи». Для него характерны: высокое положение бассейнов питания, крутизна фирновых потоков, низкое положение языков ледников, заполняющих ложе глубоких речных долин и плотное примыкание к склонам вершин. Здесь сосредоточено 6 больших ледников, среди них ледник Сапожникова — один из самых больших на Алтае — 10,5 км длиной, площадью 13,2 квадратных километров, а также Большой и Малый Берельские ледники, длиной 10 и 8 км и площадью 12,5 и 8,9 км² соответственно.

Климат в районе ООПТ суровый с продолжительной холодной зимой и коротким летом с дождями и снегопадами. Он изменяется в соответствии с высотной зональностью, от климата долин – у подножия вершины до климата высоких снегов и ледников.

Летом на вершине Белухи нередки морозы до -20ºС, а в январе до -45ºС. В летние месяцы здесь дуют влажные западные и северо-восточные ветра, достигающие 12-16 м/с. Среднегодовое количество осадков составляет до 2200 мм, основная их часть выпадает в летний период. На высотах более 2600 м снег ложится в конце августа, на высотах более 3900 м осадки выпадают только в виде снега.

В границах памятника расположены истоки рек Катунь и ее крупных правых притоков Кураган, Кучерла, Аккем, а также левые притоки р. Аргут (Коксу, Менсу), в питании которых участвуют талые воды ледников, снегов при подчиненной роли дождевых осадков. Для рек характерен максимальный сток летом и низкий в остальное время года. Реки имеют каменистые русла, быстротечны, нередко образуют водопады.

Основная часть территории памятника природы занята скальными выходами, курумниками, осыпями, ледниками и др. На остальной территории, на высотах менее 3000 м преобладают слаборазвитые (примитивные) маломощные горно-тундровые почвы, характеризующиеся значительной увеличивающейся с глубиной каменистостью профиля, слабой гумусированностью верхних горизонтов и кислой реакцией среды.

Для Белухинского массива, как и для любой горной страны, характерна пестрота растительности. По данным многих исследователей, основная часть хребта относится к Катунскому высокогорному району, где отмечено большое разнообразие лесных и высокогорных формаций. Лесной пояс простирается до высот 2000 м, в западной и восточной – до 2200 м и более развит на северном макросклоне. В восточной части южного макросклона (верховья рр.Катунь и Коксу) пояс выражен фрагментарно. Нижняя граница условна, здесь преобладают формации темнохвойных лесов с содоминированием ели сибирской – Picea obovata, кедра – Pinus sibirica, пихты сибирской – Abies sibirica. Обычны лиственница – Larix sibirica и лиственные породы: береза повислая – Betula pendula, рябина сибирская – Sorbus sibirica. Кустарники представлены: таволгой дубравколистной – Spiraea chamaedrifolia, таволгой средней – S. media, жимолостью алтайской – Lonicera altaica, караганой древовидной – Caragana arborescens. В травянистом ярусе доминируют: вейник тупочешуйчатый – Calamagrostis obtusata, подмаренник Крылова – Galium krylovii, осока большехвостая – Carex macroura. С высотой существенно возрастает роль кедра, из кустарников и кустарничков начинают преобладать жимолость алтайская – Lonicera altaica, брусника – Vaccinium vitis–idaea. В верхней части лесного пояса из кустарников появляется березка круглолистная – Betula rotundifolia; из трав – виды субальпийского и альпийского разнотравья: герань ложносибирская – Geranium psheudosibiricum, водосбор железистый – Aquilegia glandulosa, горькуша Фролова – Saussurea frolovii и др. Видовой состав курумов лесного пояса имеет ряд характерных видов: смородина высочайшая – Ribes altissimum, ива енисейская – Salix jenisseensis, малина сахалинская – Rubus sachalinensis, смородина пахучая – Ribes graveolens.

Субальпийский пояс на нижней границе представлен кедровыми и кедрово–лиственничными редколесьями с фрагментами субальпийских лугов и кустарников.

Альпийский пояс представлен крупнотравными, мелкотравными и кобрезиевыми лугами. Значительные площади занимает ерниковая (c Betula rotundifolia), лишайниковая, дриадовая и травянистая тундры.

Высокогорные болота представлены формациями осоковых, пушицевых и зеленомошных болот. В качестве доминантов выступают осока алтайская – Carex altaica, осока дернистая – C. cespitosa, пушица многоколосковая – Eriophorum polistachyon, пушица низкая – E. humile.

Поскольку Белухинский массив занимает значительную часть высокoгорий, здесь представляют интерес редкие виды, произрастающие в альпийском поясе. Это – аконит ненайденный – Aconitum decipiens, живокость укокская – Delphinium ukokense, родиолы: морозная – Rhodiola algila, р. четырехчленная – Rh. quadrifida, р. розовая – Rh. rosea, лапчатка Крылова – Potentilla kryloviana, луки: алтайский – Allium altaicum, л. карликовый – A. pumilum, Маралий корень – Stemmacantha carthamoides и др. (всего более 30 видов). Многие из них включены в Красную книгу Республики Алтай и требуют охраны.

В гляциально-нивальном высокогорье Белухи постоянных обитателей из мира животных нет, населены лишь свободные от ледников и снежников травянистые и ерниковые тундры подножий. Здесь обитают типичные горные виды. Из птиц - преимущественно воробьинообразные (Passeriformes): гималайская завирушка (Laiscopus himalayensis), краснобрюхая горихвостка (Phoenicurus erythrogaster), клушица (Pyrrhocorax pyrrhocorax), альпийская галка (Graculus graculus), Из охотничье-промысловых птиц здесь встречаются белая и тундряная куропатки (Lagopus lagopus, L. mutus). Из видов, внесенных в Красные книги - беркут (Aquila chrysaetos), алтайский улар (Tetraogallus altaicus), большая чечевица (Carpodacus rubicilla). Из мелких млекопитающих в луговых и кустарниковых тундрах обитают тундряная бурозубка (Sorex tundrinensis), красно-серая и красная полевки (Clethrionomys rufocanus, C. rutilus), по каменистым россыпям – большеухая полевка (Alticola macrotis). Из крупных млекопитающих - сибирский горный козел (Capra sibirica), заходит сюда редкий, занесенный во все Красные книги, снежный барс (Uncia uncia).