Das in Nord-Süd-Richtung rund 280 Kilometer lange Gebirge erstreckt sich östlich des Baikalsees.[1] Im Westen grenzt es an den See und im Osten an die Bargusin-Senke, durch welche der namensgebende Fluss Bargusin fließt. Im Nordosten geht das Bargusingebirge allmählich in das Stanowoihochland über.
Das Gebirge, in dessen Westteil sich ein Großteil des Bargusin-Naturreservats befindet, ist hauptsächlich von Taiga bedeckt.