Geologisk sett er Paj-Khoj en del av en nordlig fortsettelse av Uralfjellene, som også strekker seg videre nordover til fjellene på Novaja Semlja. Berggrunnen består av krystallinsk glimmerskifer, sedimentære sandsteinbergarter, mergel og kalkstein. Vegetasjonen består hovedsakelig av steinete fjelltundra. På lavereliggende deler vokser gress, mose og reinlav. Lave busker forekommer, om enn sjelden, i de sørlige delene.