Река Бодайбо расположена в центральной части Патомского нагорья. Площадь бассейна занимает южную часть (т.н. Бодайбинский прогиб) крупного широтного синклинория синклинория сложенного осадками верхнего протерозоя.
Рельеф бассейна р.Бодайбо представляет собой глубоко расчлененное низкогорье с ясно выраженной препарировкой пород по устойчивости. Высота основной части междуречных пространств 850-950м. Глубина долин р. Бодайбо 200-500м, ширина их верхних контуров 3,5-4км. Ширина пойм 100-250, изредка 400м. Долины заполнены толщей рыхлых отложений мощностью от 20-25 до 140-170м.
В погребенном рельефе долин различаются днища, получившие здесь названия глубоких тальвегов, и террасы.

В долине р.Бодайбо насчитывается восемь террасовых уровней, из которых три нижних выклиниваются в нижнем и среднем течении (Синюгина, 1966). Высота коренного цоколя VII террасы р.Бодайбо в среднем ее течении превышает днище глубокого тальвега на 75м. Наиболее распространены VII и IV террасы. Террасы большей частью свойственны тем участкам долины, на которых реки резко меняют направления. Лучше развиты террасы в расширенных участках долин, образующихся при пересечении неустойчивых пород. В долине р.Бодайбо, где крупный водоток постоянно сдвигается к правому борту, высокие террасы (VII и VIII) развиты преимущественно на левой стороне. В распределении террас средних и низких уровней асимметричного расположения не наблюдается; более низкие террасы обычно вложены в террасы средних уровней.
Падение глубокого тальвега р.Бодайбо изменяется от 2 м/км в нижнем течении до 18 м/км в верховье. Падения глубоких тальвегов притоков 15-30 м/км и более. Ширина глубокого тальвега р. Бодайбо почти на всем протяжении долины около 200м. Резкое сужение тальвега (до 15-20м) наблюдается в среднем течении, где оканчивается головная часть вреза, некогда шедшего от устья реки. Ширина глубоких тальвегов притоков Бодайбо обычно менее 100м.

В строении рыхлых отложений, заполняющих долины, участвуют аллювиальные отложения, перекрывающие погребенный аллювий, и аллювиальные отложения надпойменных террас и пойм, образованных при врезании рек в мощную толщу отложений. Учитывая данные об условиях залегания, литологии и минеральном составе погребенного аллювия, Е.Синюгина считает, что эти отложения разделяются на два возрастных комплекса.
К более раннему комплексу относятся аллювиальные отложения IV-VIII террас и глубокого тальвега р.Бодайбо выше устья р.Илигиря, представленные яркими желто-бурыми, реже серовато-бурыми глинистыми галечниками. Их отличительная черта - отсутствие или крайне малое участие экзотических пород в составе галек и преобладание псевдоморфоз лимонита по пириту в тяжелой фракции шлихов. Аллювий этих террас перекрыт валунными суглинками. По характерной шлифовке и штриховке обломков и их петрографическому составу эти суглинки следует считать мореной, образование которой увязывается с максимальным самаровским оледенением.
К более поздним образованиям относятся преимущественно серые и желто-серые песчанистые, а также глинистые галечники I-III погребенных террас и тальвега р.Бодайбо. Характерная черта этого аллювия - присутствие большого количества экзотических пород в составе галек и преобладание магнетита, граната и неокисленного пирита в тяжелой фракции.

В бассейне р.Бодайбо наибольшую промышленную ценность имеют погребенные аллювиальные россыпи. Такие россыпи кроме долины самой р.Бодайбо имеются в долинах ее притоков. Они находятся на террасах и в глубоких тальвегах. В долине Бодайбо россыпь глубокого тальвега значительно богаче россыпей террас, в долинах притоков, напротив, террасовые россыпи нередко богаче и больше по запасам россыпей глубоких тальвегов.
Наиболее древние террасовые россыпи установлены на VIII террасе. Особенно высокой продуктивностью отличались россыпи VII террасы, распространенные как в долине самой р.Бодайбо, так и по ее притокам. Среди террас более низких уровней наиболее крупные россыпи расположены на IV террасе.
Размеры террасовых россыпей в основном определяются размерами террасовых площадок. Наиболее протяженны террасовые россыпи IV террасы. Длина большей части террасовых россыпей сотни метров, ширина - обычно несколько меньше ширины самих площадок террас, глубина залегания от 10 до 40м.
Россыпь глубокого тальвега располагалась в долине р.Бодайбо. С небольшими перерывами она прослеживалась на значительном протяжении. В долинах притоков этой реки россыпи глубоких тальвегов более короткие, располагающиеся обычно в низовьях долин. При сочленении многих россыпей глубоких тальвегов притоков Бодайбо с россыпью главной долины наблюдается резкое обеднение россыпей притоков, вызванное увеличением падений устьевых частей тальвегов притоков.
Ширина россыпей глубоких тальвегов определяется шириной последних; бортом россыпей большей частью служат склоны тальвега. Только в верховьях долин ширина россыпи значительно меньше ширины тальвегов. Глубина залегания россыпей глубоких тальвегов в среднем 20-30м, местами она увеличивается до 40-90м и на коротких отрезках до 150м. Мощность золотоносных пластов погребенных аллювиальных россыпей колеблется от 0,2-0,4 до 3-5м.

В зависимости от литологических особенностей аллювия различаются два типа золотоносных пластов (Синюгина, 1966).
Галечные или валунно-галечные пласты. Основная концентрация золота в галечниках или валунниках наблюдается в тех случаях, когда в заполнителе присутствует глина. Мощность пласта нередко определяется мощностью слоя галечника с гравийно-глинистым заполнителем. Обычно глинистость увеличивается к низу слоя, в связи с чем и наиболее высокие содержания золота находятся непосредственно над плотиком. Разновидностью рассматриваемого типа пласта являются многослойные пласты с двумя-четырьмя горизонтами золотоносных валунников.
Золотоносные галечные пласты известны во всех погребенных россыпях бассейна Бодайбо. Мощные валунные пласты с очень крупными (1-2м) валунами и многослойные валунные пласты разрабатывались только в самой вершине р. Бодайбо.
Щебенистые пласты. Концентрации золота в этих пластах приурочены к слоям горизонтально залегающего щебня с гравийно-глинистым заполнителем. По генезису эти отложения представляют (по Е. Синюгиной) донную фацию аллювия, образовавшуюся из более или менее далеко перенесенного, но слабо обработанного элювия коренных пород. Мощность золотоносных пластов щебенистых слоев от 0,5 до 2м. Наиболее высокие содержания золота сосредоточены в нижней части щебенистого слоя. Судя по описаниям В. Обручева, щебенистые пласты являются наиболее распространенными в россыпях бассейна Бодайбо; особенно характерны они для участков россыпей с относительно ровным плотиком.

Поверхности коренного ложа погребенных террас и глубоких тальвегов различны по микрорельефу: в одних участках они ровные, плоские, в других наблюдаются борозды, гряды, котловинки.
Галечные и щебенистые пласты иногда сопровождает проникновение золота в трещины плотика. Самостоятельную форму этот тип концентрации золота приобретает в тех участках долин, где на плотике лежат галечники с песчанистым заполнителем, гравийники или пески с илом. Наиболее глубоко (до 1,5м) золото проникает в широкие трещины песчаников. В алевролитах и сланцах, имеющих многочисленные, но узкие трещины, глубина проникновения золота 30-50см. Во всех случаях наиболее обогащены верхние части трещин (10-50см).
Скопления золота на плотике известны в основании маломощных пластов галечников с песчанистым, иловато-песчанистым заполнителем или в основании слоев песка и ила. Характерная черта надплотиковых скоплений - преобладание в них золота крупных фракций. Надплотиковые концентрации золота располагаются как на плоских поверхностях, так и во всякого рода бороздах и западинах. Образование их связано с перемывом ранее сформированных пластов других типов. Надплотиковые концентрации золота встречаются сравнительно редко; они отмечены в россыпи Большого Догалдына, где нередко крупные самородки весом в несколько килограммов лежали на коренных породах, перекрываемых илами или песками.

Золото россыпей бассейна Бодайбо преимущественно крупное; в большинстве россыпей преобладают золотины размером от 2 до 4мм. В некоторых россыпях золото более 8мм составляет до 25% от общего веса. Характерны самородки; наиболее крупные из них были найдены в россыпи верховьев р.Бодайбо.
По размерам, морфологии и пробе устанавливаются две разновидности золота, соответствующие двум разновидностям его в коренных жилах.