山脊海拔大多在2 000~3000米,西北部与西部可超过3 000~4000米,如龙门山4984米,峨眉山3099米,小相岭4791米。地表广泛出露古生代及其以前的石灰岩,其次为板岩、片岩、结晶灰岩、石英岩、砂泥岩和砾岩,局部有花岗岩和玄武岩。石灰岩分布区可见石林、溶洞、暗河、槽谷等喀斯特地貌,盆地南缘兴文县素有“石林洞乡”之称。巫山十二峰和金佛山等名山主要也由石灰岩发育而成。由石灰岩、玄武岩、花岗岩等组成的峨眉山及由砂泥岩、砾岩组成的青城山,素有“峨眉天下秀”、“青城天下幽”之称,为中国著名游览胜地。
盆地底部海拔多数在250~700米,地势东南倾,盆地内各河流均由边缘山地汇聚盆地底部的长江干流,形成向心状水系。地表为大面积的中生代紫红色砂岩与泥岩所覆盖,故称“红层盆地”,是中国中生代陆相红层分布最集中地区。