伊犁盆地是在天山造山带所夹持的微地块上发展演化而成的山间叠合盆地，其现今垂向结构为自下而上由中、新元古代变质基底、石炭纪裂谷火山岩系变形基底和二叠纪以来的盆地沉积岩系组成的3层结构，南北向剖面形态总体为两侧造山带相对向盆地逆沖的对沖构造几何学样式，伊犁盆地内则呈现为二山三盆的複杂次级山盆构造组合。