塔里木盆地基本地质特征自震旦纪至第四纪，经历了不同的构造环境，发育古隆起，伸展构造、冲断构造和走滑构造。
盆地内部按基底顶面起伏划分成“三隆四坳”，即库车坳陷、塔北隆起、北部坳陷、塔中隆起、塔西南坳陷、塔南隆起、塔东南坳陷。
7个演化历史阶段。
(1)前震旦纪：基底形成阶段。
(2)震旦纪—奥陶纪：克拉通内坳陷与克拉通边缘坳拉槽发展阶段。
(3)志留纪—泥盆纪：克拉通内坳陷与周缘前陆盆地发展阶段。
(4)石炭纪—二叠纪：克拉通边缘坳陷与克拉通内裂谷阶段。
(5)三叠纪：前陆盆地发展阶段。
此时塔里木盆地周缘均为陆缘隆起,盆地内部发育前陆盆地沉积,沉积类型主要为河湖相.(6)侏罗纪—早第三纪：陆内断陷—坳陷发展阶段。
(7)晚第三纪—第四纪：复合前陆盆地阶段。
油气主要来源于寒武—奥陶系,石炭—二叠系及三叠—侏罗系3套烃源岩, 并以寒武—奥陶系为主。
前者是目前发现的海相油气的主要来源, 后者为盆地内陆相油气的主要来源。
(1)寒武—奥陶系储层：(2)志留—泥盆系储层：(3)石炭系储层：(4)三叠—侏罗系储层：(5) 白垩—第三系储层：(1)成藏组合主要为古生新储式组合(2)成藏史复杂, 具有多期成藏、多次运移再分配的特点3个成藏期：晚加里—早海西期, 晚海西—印支期及晚喜山期,与盆地烃源岩排烃主峰期大体一致。
震旦纪一显生宙以来，塔里木盆地经历了三造演化旋回，即震旦纪一泥盆纪的伸展一聚敛构造旋回、石炭纪一三叠纪的伸展一聚敛构造旋回与中一新生代的陆内弱伸展一挤压变形构造旋回。
震旦纪一早奥陶世，前震旦纪末形成的新疆古克拉由于岩石圈区域伸展作用而裂解，在塔里木克拉通周边形成裂陷槽盆地、大洋盆地。
在克拉通主体部位，由于岩石圈伸展减薄及热沉降，在东、西部分别形成了克拉通边缘坳陷盆地和克拉通内坳陷盆地，发育欠补偿盆地相、碳酸盐岩台地相、台地斜坡和台地边缘沉积。
早奥陶世末加里东中期运动以后，在中、晚奥陶世至志留一泥盆纪，塔里木克拉通周围的大洋盆地、裂陷槽盆地开始闭合，发育残留洋盆地、前陆盆地。
