巴颜喀拉山脉为古夷平面上的残留山，在随青藏高原抬升的同时受到剥蚀。

巴颜喀拉构造带横亘于青藏高原北部，呈近东西向展布，北邻康西瓦一木孜塔格一阿尼玛卿缝合带，南接郭扎错一西金乌兰—金沙江缝合带和歇武—甘孜缝合带。主要地层单位为一套活动性的砂泥质复理石—类复理石沉积，遭受了强烈的褶皱和冲断作用，仅在有限的范围内保持了层状岩石的相对独立性和完整性，各组岩段间多呈断层接触关系。本区以三叠纪地层广泛出露为特征，二叠纪地层主要分布于盆地北缘及南缘，中部呈断片状零星出露。

玉树—珍秦段，主要由轴面北倾的紧闭裙皱和逆冲断层组成，表现为各紧闭褶皱之间呈断层接触关系，将其划归为紧闭褶皱冲断带一变形A区；珍秦—清水河一道班段，主要由轴面近于直立的宽缓褶皱和规模较小的逆冲断层组成，将此段划归为宽缓褶皱冲断带一变形B区；清水河一道班—玛多—道班段，主要由轴面南倾和北倾的斜歪倾伏褶皱和逆冲断层系组成，斜歪倾伏褶皱之间均呈断层接触关系，将其归为斜歪倾伏褶皱冲断带—变形C区。

巴颜喀拉山脉山势较缓，多为小起伏的高山或高海拔丘陵。山峰多断续展布，整个山峰没有明显的主山脊线。山脊绵延起伏于海拔5000—5300米之间。山坡、山麓海拔多在4500米以上，地表起伏和缓，形成典型的丘状高原和高平原；山地海拔多在5000米以下，约古宗列盆地及黄河源区的海拔在4500米左右。

巴颜喀拉山地区为典型的高原大陆性气候，空气稀薄，气候酷寒，冬季最低温度可达-35℃左右，没有明显的四季之分，全年降水集中在5—9月。

巴颜喀拉山南坡径流汇入通天河和金沙江而属于长江流域；其北坡径流则汇入玛曲而属于黄河流域。巴颜喀拉山脉是黄河的发源地，黄河发源于山脉西段海拔5202米的雅拉达泽山以东的约古宗列盆地。山前遍布大小沼泽和湖泊，其中著名者为星宿海、扎陵湖和鄂陵湖。

山区有地下永久冻土，排水不畅，分布有湿生植物占优势的沼泽草甸，适于放牧牛马。排水良好的谷地和低缓坡地则是中生草本植物占优势的草甸，植物种类丰富，间有大型兽类出没。牧草营养成分很高，是各类高原牲畜的理想饲料。

巴颜喀拉山脉主峰位于玛多县西南、巴颜喀拉山口西北，藏语名为勒那冬日，海拔5266米，为雅砻江与黄河的分山岭。

年保玉则是巴颜喀拉山的最高峰，海拔5369米，它坐落在巴颜喀拉山脉东段，位于东经101.1度，北纬33.3度，青海省久治县境内。它的顶部由3个常年积雪的山头组成，山体则由好几条山脊和相应的峡谷组成，俯隘而视，形似花瓣。峡谷中以山谷冰川和悬冰川为主，冰雪融化后，在雪峰周围的山谷中汇成大大小小160多个湖泊，形成雪山镜湖辉映，自然景观万千的景象。当地牧民把它视为“神山”。

巴颜喀拉山脉自西而东5200米以上的山峰有：扎日京那、热合扎茶达、贡果亚陇岗、哈格扎玛、雅拉达泽、尼采扎母那九、若亚那足、巴窝打则、勒那冬则、窝格若热娘杂日、赞布杂日、年保贡什则等。

巴颜喀拉山脉是庞大的昆仑山脉南支的一部分。

巴颜喀拉山口，是唐代唐蕃古道的必经之地。7世纪初，吐蕃赞普松赞干布统一了青藏高原，与当时的唐王朝建立了友好关系，并多次向唐王朝请婚。唐太宗于贞观十五年（641年）派李道宗护送文成公主入藏和亲，经日月山口、巴颜喀拉山口前往吐蕃首都。后来，唐朝又遣金城公主入藏，嫁与尺带珠丹。公主入藏及唐蕃通使都是经由这条线路。古道沿途尚存有唐蕃交往的遗迹。