Геологическое происхождение Витимского плоскогорья связано с тем, что миллионы лет назад это был район повышенной геологической активности, о чём свидетельствует наличие древних вулканов. 2

Плоскогорье образовано гранитами, базальтами и кристаллическими сланцами. 2 Под вулканитами располагаются осадочные породы, представленные песчаниками, конгломератами, сланцами, глинами с растительными остатками и иногда с прослоями угля. 5

В центральной части плоскогорья находится обширное плато, сформированное покровами молодых базальтов. 2 Плато занимает 4,5 тыс. кв. км и имеет хорошо сохранившиеся конусы небольших вулканов. 2

Таким образом, территория Витимского плоскогорья на протяжении длительного времени подвергалась воздействию магматических процессов: периодически происходило излияние магмы на поверхность с образованием базальтов, формировались интрузивные породы. 5