四川盆地聚居着四川省和重庆市大部分人口、居民主要为汉族巴蜀民系。是中国和世界上人口最多的区域之一。
中国著名红层盆地，中国各大盆地中形态最典型、纬度最南、海拔最低的盆地。位于长江上游地区，海拔500米左右，长江把它和东海一脉相连，它是中国最大的外流盆地。
四川盆地的面积约26万余平方千米（面积是居第五第六位的两湖盆地和银额盆地的两倍），占四川省面积的46%。四川盆地西依青藏高原和横断山脉，北近秦巴山脉，与汉中盆地相望，东接湘鄂西山地，南连云贵高原，盆地北缘米仓山，南缘大娄山，东缘巫山，西缘邛崃山，西北边缘龙门山，东北边缘大巴山，西南边缘大凉山，东南边缘相望于武陵山。这里的岩石，主要由紫红色砂岩和页岩组成。这两种岩石极易风化发育成紫色土。紫色土含有丰富的钙、磷、钾等营养元素，是南方最肥沃的自然土壤。四川盆地是全国紫色土分布最集中的地方，向有“紫色盆地”的美称。四川盆地底部面积约16万多平方千米，按其地理差异，自西向东又可分为成都平原、川中丘陵和川东平行岭谷三部分。成都平原西方是龙门山脉，东方是龙泉山脉。
四川盆地可明显分为边缘山地和盆地底部两大部分，其面积分别约为10万多和16多万平方公里。边缘山地多中山和低山。
景观各要素过渡性明显，如动植物组成上分别渗透了华中区、西南区、青藏高原区和华北区的成分。边缘山地区从下而上一般具有2～5个垂直自然分带。边缘山地是四川多种经济林木和用材林基地。农业上水土流失较为严重。盆地底部多丘陵、低山和平原。地表组成物质新而单一，多砂泥岩与第四纪沉积物。气候上属中亚热带，热量远比边缘山地为高，但降水量不及边缘山地。植被为人工的次生林木所代替，覆被率低，耕地连片，夏伏旱和洪涝是这一地区最大灾害。
盆地内部地形地貌显示出明显的三分特点，即盆西平原地貌、盆中丘陵地貌和盆东山地地貌，三者以龙泉山和华蓥山为界。
四川盆地其轮廓形态总体近似长方形，形似信封状，右倾斜置在亚洲大陆，因此被地理学者称之为信封盆地。信封盆地东部顶点云阳（靠近万州），南部顶点叙永(靠近遵义)，西部顶点雅安，北部顶点广元。信封盆地几何中心城市遂宁（几何中心点大致在蓬溪南部地区），中北部（内顶角）中心城市南充，中南部内顶角安岳。
四川盆地西部的成都和东南部的重庆皆为国家中心城市。
四川盆地由盆周山地和盆地底部构成。
盆周东部为长江三峡，南部为云贵高原，西部为青藏高原，北部为大巴山。
盆地底部主要分为川东平行岭谷、川中丘陵和川西成都平原三部分。龙泉山是成都平原和川中丘陵的界山，华蓥山是川中丘陵和川东平行岭谷的界山。
（1）在龙泉山和龙门山、邛崃山之间的盆西平原，系断裂下陷由岷江水系的河流冲积而成，面积约8000平方千米，为我国西南最大的平原，因成都位于平原之中， 故称成都平原。成都平原海拔460米～750米，地势由西北向东南倾斜，地表平坦，相对高差一般不超过30米～50米，它由岷江、沱江、涪江、青衣江等八条河流冲积联缀而成，土壤肥沃，河渠稠密，有著名的都江堰自流灌溉，自古以来素有“天府”之称。
（2）在龙泉山和华蓥山之间的盆中丘陵，地势低矮，海拔大多在300米～500米之间，相对高差50米～150米，地势由北向南倾斜，岩层近于水平，在流水的长期侵蚀切割作用下，形成台阶状的方山丘陵，南部多浅丘，北部多深丘。丘陵地表软硬相间的紫红色砂、页岩极易风化为紫色土，富含磷钾，自然肥力较高，宜种性广，是四川全省粮食、经济作物主产区。
（3）华蓥山以东为盆东平行岭谷区，由多条近东北西南走向的条状背斜山地与向斜宽谷组成，山地陡而窄，高700米-1000米，其中，华蓥山高1705米，为盆地底部最高峰。山地顶部的石灰岩被雨水溶蚀后，常成凹槽，故山地大多具有“一山二岭一槽”或“一山三岭二槽”的特色。山岭间的谷地宽而缓，海拔300米～500米，其间丘陵、平坝交错分布，是平行岭谷区工农业生产主要地区。
四川盆地边缘山地区属强烈上升的褶皱带。
地貌显著特征是，海拔较高，过渡性明显，均为一系列中山和低山所围绕。盆地北缘米仓山、大巴山近东西走向，是秦巴山地南翼部分，海拔一般在1500米～2200米之间，山势雄伟，山坡陡峭，沟谷深切，相对高差可达500米～1000米；南缘大娄山属气势磅礴的云贵高原之一部分；西缘有龙门山、邛崃山、峨眉山，山脊海拔都在1500米至～3000米以上，相对高差可达1000米，属中国地势第一级阶梯。峨眉山顶峰高3099米，与附近的平原相对高差达2660米，山势巍峨秀丽，为中国四大佛教名山之一。
四周为海拔2000～3000米的山脉和高原所环绕，北面是大巴山、米仓山、龙门山，西面是青藏高原边缘的邛崃山、大凉山，南面是大娄山，东面是巫山。
无论从构造还是人地貌上看，四川盆地都是一个典型的盆地。它从震旦纪以来就是地壳比较稳定的大型拗陷区。晚三迭纪的印支运动中成为一个内陆湖盆，但范围要比今日的四川大得多，中生代堆积了厚达3000～4000米的紫红色的砂岩和页岩，因此人们又称它为“红色盆地”或“紫色盆地”。中生代末期的四川运动使盆地周围褶皱成山，中间相对下陷，轮廓基本形成，盆地内部地层也发生大规模的变形。东部出现一组北东向的褶皱，称盆东褶皱带；中部形成穹窿构造，称盆中穹窿带；西部表现成为盆地沉陷带，为今天盆地的三个地貌区奠定了基础。新生代的喜马拉雅运动使周围山地再次上升，盆地再次相对下陷， 成都一带下陷更深。同时，长江切穿巫山，滚滚东流，完成了统一的长江水系，使内流盆地转变为外流盆地。四川盆地可明显分为边缘山地和盆地底部两大部分，其面积分别约为10万多和16万多平方千米。 四川盆地是我国最大的外流盆地，面积26万多平方千米。四川盆地内部丘陵、平原交错，地势北高南低。由于地表形态的不同，以华蓥山、龙泉山为界。
盆底可分为三部分：
①华蓥山以东为大致平行的川东岭谷，由东北—西南走向的许多条状山体组成，海拔一般在700～800米，谷地中多低丘与平坝，海拔200～500米，是川东农业和人口集中的地方。
②华蓥山和龙泉山之间为方山丘陵，即川中丘陵。区内由于紫红色砂页岩倾角平缓，受切割后形成大片方山式丘陵。海拔350～450米，相对高度几十米。当地劳动人民利用方山山丘土层深厚的特点，把梯田一直修到山顶。
③龙泉山以西为平原。称为川西平原或成都平原，面积6000多平方千米，是四川盆地最大的平原，也是西南地区最大的平原，海拔约600米。
四川盆地属扬子准地台四川台坳。古生代时相对隆起，缺乏泥盆系和石炭系。印支运动转换为大型拗陷，晚燕山运动，特别是喜马拉雅运动后发生褶皱隆起。盆地的格局主要受北东—南西向及北西向两条构造线控制，构成了典型的菱形盆地，四川广元、四川雅安、四川叙永为菱形的四顶点，东西两边稍长，为380～430公里，南北两边略短，为310～330公里。以上菱形四顶点的连线与盆地内650～750米的等高线大体相当，盆地底部与边缘山地也以此为分界。四川盆地在距今1.4亿年以前，还是内陆湖盆。至距今6.6千万年时，盆地边缘山地迅速隆升，长江中上游水系开始沟通。盆地内湖水东泻奠定了现今之地貌形态。盆地边缘多低山和中山，山势陡峻，发源盆地边缘山地的河流大多为“V”型谷，岭谷高差都逾500～1 000米， 地表崎岖，故历史上就有“蜀道难，难于上青天”之说。山脊海拔大多在2000～3000米，西北部与西部可超过3000～4000米，如龙门山4984米，峨眉山3099米，小相岭4 791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（见兴文石林）。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，故称为“红层盆地”，是中国中生代陆相红层分布最集中地区。四川盆地为丘陵性盆地，底部以丘陵为主，次为低山和平原。
四川盆地属扬子陆台一部分，称为四川陆台，属较稳定的地区，但仍经过两次大规模的海浸。第一次从5亿多年前的寒武纪开始，延续到3.7亿多年的志留纪，不断下陷成了海洋盆地，志留纪时发生加里东运动，除了西部的龙门山地槽继续下陷外，其余地区上升为陆。2.7亿年前的石炭纪末，发生范围更大的第二次海浸，盆地再次为海洋占据。二叠纪时海陆交替，形成重庆附近的南酮、松藻、天府等煤矿。二叠纪末，盆地西部岩浆喷出，峨眉山小金顶及清音阁一带的玄武岩就在这时生成。
距今1.9亿年的三叠纪，“印支运动”使盆地边缘逐渐隆起成山，被海水淹没的地区逐渐上升成陆，由海盆转为湖盆。当时湖水几乎占据现今四川盆地的全境，称为“蜀湖”，从此结束了海浸的历史。在中生代漫长的1亿多年里，盆地气候温暖湿润，到处生长蕨类、苏铁和裸子植物，是又一个成煤期，永荣煤矿即在三叠纪和侏罗纪时形成。东起长寿、垫江，西到江油、邛崃，北抵大巴山麓，南到贵州赤水，还是天然气富集区。这一时期爬行动物恐龙称霸一时。1957年在合州发现的“合州马门溪龙”身长22米，高3.5米，是中国亚洲最大和最完整的恐龙化石。
7000万年前的白垩纪末期，发生又一次强烈的地壳运动“燕山运动”。盆地四周山地继续隆起，同时产生不少大断层，如西部的龙门山大断层和东部的华莹山大断层，把盆地分为三部分。蜀湖缩小为仅有2万平方公里的蜀湖。封闭的盆地地形及急剧缩小的水面，使气候逐渐变得干热，沉积物由海相、海陆交替相变为陆相，大量风化、侵蚀、剥蚀的物质在盆地堆积了数千米厚，形成红色和紫红色的砂、泥、页岩。裸子植物不断衰退，恐龙灭绝了。内陆湖泊在干燥条件下，经强烈蒸发，浓度增大，盐分不断积累，形成盐湖，后来泥沙掩埋而保存于地层之中，经过漫长的地质作用形成岩层，自贡一带是著名的井盐产地。 2000多万年前的新第三纪，受喜马拉雅造山运动的影响。距今二、三百万年的第四纪，地壳再次发生构造运动。从而，四川盆地由内流盆地变为外流陆盆，由封闭的内流区变为外流区，由以堆积为主变为侵蚀为主，经历了海盆——湖盆——陆盆的沧桑之变。 第四纪是冰川广布的时代，盆地西北山地发育大量冰川。冰川消融后，大量沉积物由岷江、沱江等携带，堆积在西部的凹陷区，即以前的蜀湖之中，最终形成了成都平原。 四川盆地地貌丰富，平原7%，丘陵52%，低山41%。
四川盆地中植物近万种，古老而特有种之多为中国其他地区所不及。在盆地边缘山地及盆东平行岭谷尚可见水杉、银杉、鹅掌楸、檫木、三尖杉、珙桐、水青树、连香树、领春木、金钱槭、蜡梅、杜仲、红豆杉、钟萼木、福建柏、穗花杉、崖柏、木瓜红等珍稀孑遗植物与特有种。在湿热河谷可见桫椤、小羽桫椤、乌毛蕨、华南紫萁、里白等古热带孑遗植物。 四川盆地的地带性植被是亚热带常绿阔叶林，其代表树种有栲树、峨眉栲、刺果米槠、青冈、曼青冈、包石栎、华木荷、大包木荷、四川大头茶、桢楠、润楠等，海拔一般情况下在1600～1 800米以下。其次有马尾松、杉木、柏木组成 的亚热带针叶林及竹林。 边缘山地从下而上是常绿阔叶林、常绿阔叶与落叶阔叶混交林，寒温带山地针叶林，局部有亚高山灌丛草甸。
四川盆地是中国动物种类最多、最齐全的地区之一。据统计，除鱼类外，盆地底部共有动物417种，盆地西缘、北缘和南缘山地分别为487种、317种与288种，其中经济动物均占一半以上。盆地西缘山地是中国特有而古老动物保存最好、最集中的地区，属于一类保护动物的有大熊猫、金丝猴、扭角羚、灰金丝猴、白唇鹿等。还有珍贵特有动物小熊猫、雪豹、鬣羚、短尾猴、猕猴、毛冠鹿、水獭及鸳鸯、血雉、红腹角雉、绿尾虹雉、白腹锦鸡、红腹锦鸡等。 盆地西缘的平武、青川、北川、宝兴、天全、洪雅、马边等地，均为中国大熊猫的主要分布区。已设立唐家河、王朗、卧龙（见卧龙自然保护区）、蜂桶寨、喇叭河等7处大熊猫、金丝猴等自然保护区。 酉阳、马边、平武等盆地边缘山地溪沟中的大鲵及长江、金沙江中的中华鲟、白鲟也为四川所特有，均属国家保护动物。
四川盆地有煤、铁、天然气、石油、盐、芒硝、石膏、磷、硫、铝、金、铜、锰、石墨、汞等矿产资源，其中天然气、芒硝为全中国之冠，并有中国重要的锶矿。川东北是世界最大的天然气富集区之一，川中和南充等地盐岩矿储量很大。
四川盆地地形闭塞，由于北部秦岭阻挡冷空气，冬季气温高于同纬度其他地区。最冷月北部均温3～5℃，南部5~8℃，较同纬度的上海、湖北、安徽及纬度偏南的贵州高1～4℃。盆地北部极端最低温-8～-5℃，南部-5℃~-2℃。霜雪少见，年无霜期长280～350天，同纬度上的武汉冬天却霜雪不断，盆地位于长江河谷中的长宁全年无霜。 盆地各地夏季始于5月底，终于9月中旬，夏长4个月，温度上东高西低。盆地西部夏天平均气温约25℃，较同纬度的上海、武汉等城市偏低3-4度，但湿度较大，所以闷热难忍。
东部最热月气温高达26～29℃，长江河谷局地达到30℃。盛夏连晴高温天气又造成盆地东南部严重的夏伏旱。盆地气温东南高西北低，盆底高边缘低； 各地年均温16～18℃。10℃以上活动积温4500～6000℃，持续期8～9个月，属中亚热带。东南部的长江河谷积温超过6000℃，相当于中国南岭以南的南亚热带气候。盆地气温东高西低，南高北低，盆底高而边缘低，等温线分布呈现同心圆状。盆地边缘山地气温具有垂直分布特点，如峨眉山、金佛山海拔升高百米，气温递减0.55℃和0.61℃。峨眉山顶年均温仅3℃，10℃以上活动积温586℃，气候上相当于寒温带和亚寒带。
四川盆地年降水量1000～1300毫米，盆地边缘山地降水十分充沛，如乐山和雅安间的西缘山地年降水量为1 500～1800毫米，为中国突出的多雨区，有“华西雨屏”之称。但冬干、春旱、夏涝、秋绵雨，年内分配不均，70～75%的雨量集中于6～10月。最大日降水量可达300～500毫米。“巴山夜雨”自古闻名，夜雨占总雨量的60～70%以上。盆地区雾大湿重，云低阴天多。峨眉山、金佛山是中国雾日最多地区之一，年相对湿度之高也为中国之冠。盆地年日照仅900～1300小时，年太阳辐射量为370～420千焦耳/平方厘米，均为中国最低值，故有“蜀犬吠日”之说。
