A Khangai-hegység a három nagy hegység közül a legnagyobb. Nyugattól kelet felé 800 kilométer hosszan húzódik. A Khangai-hegység tájképe eltér az Altai-hegységétől. Míg mind a mongol Altaiban, mind a Góbi Altaiban magas sziklaszirtek és mély medencék dominálnak, addig a Khangai-hegységet széles, görbült kupola alakú, fűvel és fákkal borított hegyek jellemzik. A terület több természeti övezetet foglal magába, köztük a hegyvidéki és hegyi sztyeppövezetet, a szibériai tajgát és az erdőt. A termékeny talaj és a számos folyó, patak és tó sokféle növénynek ad otthont, és a terület rengeteg állatfajnak ad otthont.
A Khangai-hegység gerincén húzódik a nagy vízválasztó, amely elválasztja az óceánokba és a belső medencékbe ömlő vizeket. Mongólia legnagyobb folyója, a Szelenge és fő mellékfolyója, az Orkhon észak felé, az orosz határ és a Bajkál-tó felé folyik. A Khangai-hegység gerince mentén futó folyók gyorsak, és a folyók zuhatagai festői vízeséseket eredményeznek, mint például a 20 méter magas Orkhon-vízesés, amelyet helyben Ulaan Tsutgalan néven ismernek.
A harmadik hegységtömb a Khentii-hegység, amely kisebb és alacsonyabb, mint az Altai- és a Khangai-hegység. A Khentii-hegység vonulata Ulánbátortól közvetlenül keletre kezdődik és a nagy keleti síkságokig húzódik. Számos csúcsa 2500 méter fölé emelkedik a tengerszint fölé, a legmagasabb az Asralt Khairkhan, amely ősi hegyi gleccserek nyomait őrzi. A Khentii-hegységet erdők, vizes élőhelyek, alpesi tundra és állandó hó- és jégmezők borítják; ennek a távoli vadregényes területnek a magja teljesen lakatlan.