Заповедник занимает южную часть Байкальского хребта. При высотах 1500-2200 м здесь очень ярко выражены высокогорные, альпийские формы рельефа. Часто встречаются каменные россыпи-курумы, фирновые поля, ледники. В заповеднике много бурных горных водотоков — речек, ручьев, ключей, которые нередко выносят к Байкалу и Лене большие нагромождения своих наносов. Много здесь и озер — на побережье Байкала, в долинах рек и на высоких междуречьях. Хорошо прогреваемые мелководные прибрежные озера резко контрастируют с очень холодными и кристально чистыми водоемами высокогорий.

В границах заповедника берет начало одна из величайших рек России — Лена. Она начинается крошечными ручейками шириной 10-15 сантиметров, а когда выходит за границы заповедника, то ширина ее потока достигает уже 100 м.

В 1996 году его территория, вместе с территориями Баргузинского и Байкальского заповедников, включена в список участков Всемирного природного наследия ЮНЕСКО.