Хребет Зигальга является частью так называемой Зигальгинской свиты – толщи в центральной зоне Южного Урала, мощностью до 1 500 м.
Зигальгинская свита относится к протерозою. Она сложена из мономинеральных кварцевых песчаников и алевролитов с маломощными прослоями глинистых сланцев и иногда конгломератов.
В 1945 году геоморфологами А.А.Колоколовым и К.А.Львовым на хребте Зигальга впервые были обнаружены следы оледенения, случившегося в четвертичную эпоху и носившего альпийский характер. Это оледенение создало ряд форм высокогорного рельефа (кары, цирки, троговые долины и т.д.), где сейчас произрастают растения альпийской зоны.