平均宽约150公里，面积超过60000平方公里。台西南盆地可分为南北两个凹陷，中间隔有一个NE走向的隆起。凹陷处的新生代沉积物可厚达8000公尺，厚度由西向东增加。盆地东部临近高雄沿岸的沉积层可厚达7000公尺。台湾西南部的陆地上有台西南盆地的古近纪正断层的延伸分布。