洞庭盆地位于
扬子准地台江南隆起带的中段，前白垩纪是扬子准地台的组成部分，
白垩纪一第三纪成为断陷一坳陷型内陆沉积盆地，古近系在全盆地分布广泛。
洞庭盆地是
长江中游重要的第四纪
沉积盆地，主要
河流入盆河口都发育有古冲积扇。洞庭盆地古冲积扇沉积物中G2、S2岩相占主体，表明沉积过程以河道沉积为主，其次为片流沉积。洞庭盆地古冲积扇主要形成于
早更新世和
中更新世。
洞庭盆地的澧县凹陷、常德凹陷、沅江凹陷和湘阴凹陷等次级凹陷具备一定的生、储、盖务件，尤其沅江凹陷的油气资源量最为丰富。洞庭盆地的沅江凹陷具有良好的油气勘探前景，是古近系勘探的有利地区。