В течение плейстоцена наблюдались неоднократные смены знака и скорости тектонических движений. В конце последнего оледенения вновь произошло опускание северных прибрежных районов, их затопление морскими водами и накопление толщ, слагающих голоценовые морские террасы.

Регрессия моря в послеледниковое время вызвала усиление врезания рек на территории Западной Сибири. Деятельность текучих вод является основным рельефообразующим процессом в голоцене на большей части равнины. Рисунок речной сети в основном унаследован от плиоцена. Небольшие абсолютные высоты обусловили малые уклоны рек и преобладание боковой эрозии над глубинной. Об этом свидетельствует огромная ширина речных долин (в низовьях Оби до 100-120 км) при относительно неглубоком врезе (до 60-80 м). От ледникового периода на больших пространствах Западной Сибири еще сохранилась масса межморенных и остаточных приледниковых озер, а в южной части - термокарстовых и просадочных озер.

Общее потепление климата в голоцене привело к смещению к северу границ природных зон, к замещению тундростепей и холодных лесостепей, существовавших вблизи границы ледников, лесной растительностью. В южной части равнины сохраняются лесостепи и степи. Потепление достигло максимума в ксеротермальный период (бореальный ксеротермический максимум - 8-9 тыс. лет назад), когда древесная растительность распространялась на 3°-4° севернее современной границы. Об этом свидетельствует нахождение стволов деревьев и пней в отложениях тундры Ямала и Гыдана.

С ксеротермальным периодом связывают начало широкого заболачивания Западной Сибири. Интенсивное испарение с поверхности привело к усыханию многочисленных озер, уменьшению их глубин и зарастанию. На месте зарастающих озер возникли множественные очаги заболачивания. Близко расположенные очаги сливались, и площадь болот возрастала. Особенно интенсивно это происходило в периоды похолоданий.

В течение голоцена отмечается несколько периодов потепления и похолодания.

Рельеф

Современный рельеф Западной Сибири обусловлен геологическим развитием, тектоническим строением и влиянием разнообразных экзогенных рельефообразующих процессов. Основные орографические элементы находятся в тесной зависимости от структурно-тектонического плана плиты, хотя длительное мезокайнозойское прогибание и накопление мощной толщи рыхлых отложений в значительной мере снивелировали неровности фундамента. Малой амплитудой неотектонических движений обусловлено низкое гипсометрическое положение равнины. Максимальные амплитуды поднятий достигают 100- 150 м в периферических частях равнины, а в центре и на севере они сменяются опусканиями до 100-150 м. Однако в пределах равнины выделяется ряд низменностей и возвышенностей, соизмеримых по площади с низменностями и возвышенностями Русской равнины.

В пределах Западной Сибири отчетливо прослеживаются три высотных уровня. Первый уровень, занимающий почти половину территории, имеет высоту менее 100 м. Второй гипсометрический уровень располагается на высотах 100-150 м, третий - преимущественно в интервале 150-200 м с небольшими участками до 250-300 м.

Наиболее высокий уровень приурочен к краевым частям равнины. Самые низкие участки (ниже 100 м) находятся в северной и центральной частях Западной Сибири.

Среди морфоструктур господствуют пологонаклонные к внутренней части пластовые (наклонные) равнины и плато. В краевых частях преобладают пластово-денудационные равнины. При удалении от окраин амплитуда новейших поднятий уменьшается, возрастает мощность четвертичных отложений и пластово-денудационные равнины сменяются пластово-аккумулятивными.

В размещении на равнине типов морфоскульптур, созданных деятельностью экзогенных рельефообразующих процессов в неоген-четвертичное время, отчетливо прослеживается закономерная смена в направлении с севера на юг. На севере к берегам Карского моря и его заливов примыкают морские равнины, в поздне- и послеледниковое время вышедшие из-под уровня моря. Они отличаются плоским рельефом. Современными процессами, преобразующими рельеф морских равнин, являются прежде всего мерзлотно-солифлюкционные. Южнее расположены моренные (ледниковые) и водно-ледниковые равнины, основные черты рельефа которых связаны с четвертичным оледенением. Они характеризуются более пересеченным рельефом. Преобладает пологохолмистый рельеф. Колебания высот на междуречьях обычно составляют 10-15 м. Лишь в краевых частях равнины, примыкающих к Уралу и Среднесибирскому плоскогорью, увеличиваются относительные высоты и сравнительно хорошо выражены моренные холмы и гряды, озы, камы и котловины, возникшие при вытаивании глыб мертвого льда. В южной части области широко распространены плоские водно-ледниковые равнины. Главный фактор в современном преобразовании рельефа - деятельность текучих вод. Формируется эрозионный рельеф, особенно хорошо выраженный на возвышенностях.

К ним примыкают ледниковые озерно-аллювиальные равнины, отличаются плоским рельефом. В течение длительного времени здесь господствовали процессы речной и озерной аккумуляции. Когда говорят о Западной Сибири как о гигантской аллювиальной равнине, то обычно имеют в виду эту ее часть.