Đồng bằng Tây Xibia gồm phần lớn các bồi tích Đại Tân sinh và cực bằng phẳng. Nếu mực nước biển dâng lên 50 mét nữa thì toàn bộ vùng đất của đồng bằng nằm giữa Bắc Băng Dương và Novosibirsk sẽ bị ngập. Đây là một khu vực của vỏ trái đất đã trải qua sự sụt lún kéo dài và gồm các trầm tích theo phương ngang từ 65.000.000 năm trước. Nhiều trong số các trầm tích của đồng bằng này là kết quả của các quá trình nghẽn băng (ice dam); đã đảo ngược dòng chảy của sông Obi và Enisei, chuyển hướng chúng tới biển Caspia, và có lẽ là biển Aral. Đồng bằng có nhiều đầm lầy và đất đai chủ yếu là than bùn Histosol và ở các khu vực trơ trụi phía bắc là Gelisol.

Đây là một trong những vùng đất than bùn lớn nhất trên thế giới, đặc trưng với các đầm lầy nổi. Đầm lầy Vasyugan được cho đầm lầy nổi đơn lẻ lớn nhất thế giới, với diện tích xấp xỉ 20.309 mi² (51.600 km²). Ở phía nam của đồng bằng, nơi hiếm khi có tầng đất đóng băng vĩnh cửu, các đồng cỏ dồi dào là một phần mở rộng của thảo nguyên Kazakh tạo thành từ các thảm thực vật ban đầu. Nhiều khu vực rộng lớn của đồng bằng bị ngập lụt vào mùa xuân, và các vùng đầm lầy chiếm phần lớn các diện tích đất không phù hợp cho phát triển nông nghiệp. Các con sông chủ đạo của đồng bằng Tây Xibia là Obi, Irtysh và Enisei. Đồng bằng có nhiều hồ và đầm lầy, cũng như có tài nguyên lớn về dầu khí và khí thiên nhiên. Vào thập niên 1970 và 1980, hầu hết các sản phẩm dầu và khí đốt của Nga đều được chiết xuất từ khu vực này.[2]