Bồn địa này là một bồn địa sơn gian ở trong đới uốn nếp Thiên Sơn, chủ yếu nằm ở trong lãnh thổ của Uzbekistan và Kyrgyzstan, diện tích chỉ có 22.000 kilômét vuông, là bồn địa chứa dầu khí nổi tiếng. Đáy nền ở giữa bồn địa sâu tới 11 kilômét.

Địa tầng đại Trung sinh và đại Tân sinh gần giống với bồn địa Tajik, nhưng độ dày hơi mỏng, đá cacbonat phân bố hạn chế. Địa tầng giới Trung sinh dày 500 đến 2.000 mét, chủ yếu là vỉa than đá tướng lục địa và đá mạt vụn tạp màu, chỉ có ở phía nam bồn địa xuất hiện trầm tích tướng hồ và tướng biển vào thế Phấn trắng muộn.

Hệ Đệ tam hạ phổ biển là trầm tích gần bờ cho đến tướng biển, dày 150 - 600 mét. Ở hệ Đệ tam thượng, trầm tích molasse tướng lục địa dày 500 đến 6.000 mét (ở khoảng giữa bồn địa), ở phía tây bắc xuất hiện tầng đá muối hơn 200 mét. Trong bồn địa có khu vực đứt gãy lớn và sâu hướng đông bắc chia làm hai bậc thang nam bắc và vùng sụt lún trung tâm.[3]

Đới kiến tạo ở gần rìa các núi già khá phức tạp, kết cấu cục bộ sắp xếp theo hình nhạn bay, hẹp và nhỏ, phần giữa lộ ra hệ Đá phấn và hệ Đệ tam hạ, có đứt gãy chờm nghịch, vết dầu lộ thiên khắp nơi. Năm 1904 phát hiện mỏ dầu đầu tiên - mỏ dầu Chimyon. Sau này, tiếp tục phát hiện một loạt mỏ dầu như Nefteabad, Andijan, Bukhara - Khiva, v.v[4] Tầng chủ yếu chứa dầu khí là hệ Đệ tam, hệ Jura và hệ Phấn trắng. Bốn mươi sáu mỏ dầu khí đã phát hiện trong bồn địa đa số ở trong lãnh thổ Uzbekistan.