盆地内河流都是由边缘山地汇聚到盆底的长江干流，形成向心状水系。大面积的中生代紫红色砂岩、泥岩覆盖地表，有“红层盆地”、“紫色盆地”之称，是中国中生代陆相红层分布集中地区。四川盆地为丘陵性盆地，除西北部为成都平原外，盆中以丘陵为主；盆东有系列平行岭谷。长江的几大支流岷江、沱江、嘉陵江都在四川盆地内沿西北—东南方向注入长江。
气候.盆地属于亚热带季风气候，兼具海洋性气候特征。盆地闭塞，气温高于同纬度其它地区，最冷月均温5～8℃，霜雪少见。夏季为6～9月，最热气温高达46℃以上，