Западно-Сибирская низменность сформировалась на Западно-Сибирской плите с глубоко опущенным складчатым палеозойским фундаментом.
На нем залегает мощная, почти шестикилометровая толща «слоеного пирога», состоящего из осадочных пород, представленных глинами, песчаниками и песками морского и континентального происхождения.
С осадочным чехлом Западно-Сибирской равнины связаны крупнейшие в стране месторождения нефти и природного газа (Западно-Сибирский нефтегазоносный район). Здесь выявлено свыше 500 месторождений этих важнейших горючих полезных ископаемых, в которых содержится свыше 60% российских запасов нефти и до 90% природного газа. Важнейшие нефтяные месторождения сосредоточены в Ханты-Мансийском (Самот лорское, Мегионское, Салымское, Мамонтовское, Уеть-Балыкекое и другие), а природного газа — в Ямало-Ненецком автономном округе (крупнейшие в мире Уренгойские и Ямбургское месторождения, а также Медвежье около г. Надым, Заполярное и др.). Интенсивная добыча нефти, все расширяющаяся паутина трубопроводов уже нанесли непоправимый вред природным комплексам Западной Сибири: «разливы» нефти при добыче и транспортировке (зимой лопаются трубы, проложенные прямо на поверхности земли) обернулись загубленными оленьими пастбищами и лесными угодьями, погибшей рыбой в тундровых и таежных реках и озерах.
Интенсивное промышленное освоение природных богатств Западной Сибири нанесло серьезный ущерб не только природе, но и коренным народам (ненцам, ханты, манси и другим), лишив их значительной части охотничьих и рыбопромысловых угодий. Чтобы защитить традиционные виды хозяйственной деятельности и культуру этих народов, в Ханты-Мансийском автономном округе, например, были выделены специальные территории приоритетного природопользования — родовые угодья. Величайшая равнина мира, Западно-Сибирская низменность обладает огромными ресурсами: лесными, минеральными, агроклиматическими, почвенными и другими. Эти богатства — основа развития хозяйства района; стратегический резерв нашей страны.