Với các đặc điểm cấu trúc như trên và các đặc điểm địa tầng của bể Cửu Long, dựa vào các quan hệ bất chỉnh hợp, người ta chia cấu trúc bể Cửu Long thành hai tầng cấu trúc chính như sau:
Tầng cấu trúc móng trước Kainozoi
Tầng cấu trúc này được thành tạo bởi các đá móng trươc Kainozoi bao gồm các loại đá móng biến chất (phyllit), các đá móng thuộc nhóm granit như granit, granodiorit, diorit thạch anh. Chúng là các khối nhô cổ ăn sâu vào bồn trũng hoặc các khối nâng ven rìa tạo thành mặt móng cổ gồ ghề, phân dị. ngoài ra còn có các loại đá móng phong hóa, nứt nẻ. Bề mặt của tầng cấu trúc này gồ ghề biến dị mạnh và nhiều đứt gãy lớn phá hủy.
Tầng cấu trúc trầm tích Kainozoi
Tầng cấu trúc này bao gồm tất cả các đá được thành tạo trong giai đoạn Kainozoi và được chia ra làm 3 phụ tầng cấu trúc. Các phụ tầng này được phân biệt với nhau bởi sự biến dạng cấu trúc, phạm vi phân bố và bất chỉnh hợp.
Phụ tầng cấu trúc dưới được thành tạo bởi hai tập trầm tích: Tập trầm tích phía dưới có tuổi Oligoxen dưới – hệ tầng Trà Cú, phủ bất chỉnh hợp lên móng phong hóa. Tập trầm tích phía trên tương ứng với trầm tích Trà Tân, phạm vi mở rộng đáng kể, chủ yếu là sét, bột được lắng đọng trong môi trường sông hồ, châu thổ và được giới hạn phía trên bởi bất chỉnh hợp Oligoxen – Mioxen.
Phụ tầng cấu trúc giữa
Phụ tầng cấu trúc này là các trầm tích của hệ tầng Bạch Hổ, Côn Sơn, Đồng Nai được lắng đọng trong môi trường rìa châu thổ có tuổi Mioxen. Phụ tầng cấu trúc này ít bị ảnh hưởng hơn của các đứt gãy, chúng chỉ tồn tại ở phần dưới, càng lên phía trên càng ít dần và mất hẳn ở tầng trên cùng.
Phụ tầng cấu trúc trên
Phụ tầng cấu trúc này được thành tạo bởi các trầm tích của hệ tầng Biển Đông có tuổi từ Plioxen đến Đệ Tứ. Phụ tầng cấu trúc này có cấu trúc đơn giản và các trầm tích được phân lớp như nằm ngang, gần như không bị phân cắt bởi các đứt gãy.