第勒尼安盆地位于地中海中地质较复杂的部分。盆地部分被几条造山带环绕，其中包括东北部的亚平宁山脉 、北部的阿尔卑斯山脉以及西南部的阿特拉斯山脉。东南部则以一个聚合板块边缘和其沟槽为界。海沟附近的深层地震反射线清楚地显示，来自卡拉布里亚大区下的非洲板块的岩石圈，会隐没到第勒尼安盆地500公里下的发震板。在沟槽的上部斜坡和卡拉布里亚大区之间有一些小的前弧盆地，这些小的前弧盆地是在中新世的因板块张裂形成的。这些盆地后来在上新世晚期和第四纪间陷落， 目前则堆积着。板块挤压造成的火山弧形成了卡拉布里亚大区北部的埃