Геологическое развитие Алтае-Саянской страны в кайнозое происходит в условиях сформировавшегося горного рельефа, весьма близкого к современному. На западе высоты горных хребтов уже в начале кайнозоя были сопоставимы с существующими ныне, а в восточной части были несколько ниже современных. Наиболее существенные изменения характера рельефа территории по сравнению с докайнозойским произошли на востоке Алтае-Саянской страны.
Тектоническая активность кайнозоя начала проявляться в разных частях Адтае-Саянской страны не одновременно. Ранее всего она проявилась на Алтае, в его юго-восточной части. В восточном Саяне начало неотектоничеких движений относится к палеоцену. При этом активно проявляются как подвижки по глубинным разломам, так и по вновь возникающим разломам.
Важнейшим отличием кайнозойских этапов от всех предыдущих является преобладающая роль зкзогенных факторв над эндогенными в формировании реьефа и отложений, всех компонентов инженерно-геологических условий территории. Экзогенными процессами обусловлено накопление различных континентальных комплексов рыхлых отложений, которые концентрируются главным образом в межгорных впадинах и речных долинах. Склоны и водоразделы в течении кайнозоя служат, в основном, источниками поступления обломочного материала или транзитными путями его перемещения.
Климат региона в кайнозое постепенно сменялся на всё более холодный, но эта смена происходила неравномерно: временами наступали кратковременные периоды повышения температур, но никогда не достигался уровень предшествовавших эпох. Смена климатической обстановки сказывалась на характере экзогенных процессов, а также на составе и строении образуемых на этапах осадков.
По условиям формирования отложений, определяемых сменой тектонической и климатической обстановок, и характеру тесно с ними связанных комплексов экзогенных процессов, в формировании современных инженерно-геологических условий в кайнозойской истории Алтае-Саянского региона выделяют семь этапов:
Позднемеловой-палеоценовый этап отличается жарким и влажным тропическим и субтропическим климатом. Преобладающую роль на этом этапе играют процессы химического выветривания; начало процесса корообразования относится к концу раннего мела и к поздней юре. Тектонические подвижки, имевшие характер медленных поднятий и опусканий, продолжались; сними связаны активизация склоновых процессов и размыв кор выветривания, образование толщ пород, сложенных слабо перемытым материалом.
Эоцен-раннеолигоценовый этап характеризуется активизацией восходящих движений, проявившейся не одновременно в разных частях Алтае-Саянского региона. Тектонические движения ведут к дальнейшему медленному погружению днищ впадин-грабенов и формирование котловин, частично заполненных осадочными накоплениями.
Средне-верхнеолигоценовый этап характеризуется затуханием тектонической активности. В котловинах формируется озёрно-болотные, преимущественно глинистые угленосные отложения. Вместе с тем в олигоценовых разрезах Чуйской впадины встречаются прослои галечников и гравия, указывающие на существование периодов интенсивного размыва, которые могли быть следствием кратковременных вспышек тектонической активности или резкого увеличения атмосферных осадков.
Нижнне-среднемиоценовый этап – один из наиболее важных в кайнозойской истории региона. В течении всего этапа сохраняется влажный и значительно более тёплый, чем современный, климат, что приводит к росту числа озёр или увеличению размера озёр в ранее созданных озёрных котловинах. Вертикальные движения приводят к частичной перестройке рельефа и деформации домиоценовых отложений в зонах подвижек.
В районе современного Окинского плато в раннем миоцене возникают очаги вулканической деятельности и начинают формироваться туфогенно-осадочные и эффузивные породы. Вулканы действуют на сравнительно небольшой территории, лишь к концу этапа площадь вулканической деятельности расширяется.
Верхнемиоцен-плиоценовый этап – новый цикл тектонической активности, фиксируемый накоплением грубообломочных отложений Горного Алтая. Вулканическая деятельность в южных частях Восточного Саяна нарастает, охватывая всё более площади, но с середины плиоцена в восточных районах вулканизм начинает затухать, площади его сокращаются, зато происходит расширение вулканической деятельности на западе этого района. Суммарная площадь проявления вулканической деятельности достигает максимума к концу неогена.
Плейстоценовый этап отличается от предыдущих прежде всего возникновением и развитием оледенений. Тектоническая обстановка также существенно отличается от обстановки предыдущих этапов кайнозоя: продолжается постепенное затухание тектонической активности, крупноглыбовые перемещения сменяются относительными перемещениями по разломам, хотя медленные поднятия отдельных морфоструктур продолжаются.
Голоценовый этап отличается заметным потеплением климата. На период 9 – 4,5 тыс. лет тому назад приходится климатический оптимум – наиболее тёплый отрезок времени за весь четвертичный период, после которого наступило полное похолодание. Тектоническая активность значительно снизилась и проявляется в незначительных блоковых подвижках, вызывающих возникновение землетрясений и проявляющихся в особенностях геоморфологического строения территории. Мощности отложений, сформированных в течение голоцена, обычно измеряются первыми метрами.
Общий результат развития Алтае-саянского региона в кайнозое представляет собой то, что склоны и водоразделы оказываются сложенными с поверхности крепкими скальными породами, нарушенные узкими, но иногда протяжёнными зонами дробления и тектоническими разломами. Наиболее крупные разломы оказываются совмещёнными с долинами рек. Рыхлые породы в водоразделах и склонах сохраняются лишь в виде незначительных по площади корах выветривания. Межгорные понижения заполнились сложными комплексами рыхлых пород, водоносными вне зоны промерзания.