Гангский бассейн занимает основную центральную часть Предгималайского краевого прогиба. Бассейн расположен между высокогорным альпийским складчатым сооружением Гималаев и Индостанским щитом. Большая часть бассейна занята аллювиальной равниной р. Ганг и лишь в узкой северной краевой зоне выделяются сильно дислоцированные верхнетретичные отложения. Значительная южная часть бассейна представляет собой платформенный склон, в пределах которого фундамент, по геофизическим данным, залегает на глубине от 1,5 (на выступах) до 9 км (в прогибах). На фоне пологого моноклинального наклона слоев к северу местами наблюдаются локальные куполовидные поднятия. На аллювиальной равнине под четвертичными песками и глинами мощностью до 1,8 км залегают верхнетретичные конгломераты, песчаники и глины мощностью в несколько километров, подстилаемые, по-видимому, солоноватоводными и морскими породами эоцена, а также, вероятно, более древними мезозойскими и палеозойскими отложениями. Диапазон возможной нефтегазоносности Гангского бассейна аналогичен смежным бассейнам, примыкающим к Индостанскому щиту.
Северная складчатая зона в связи с сильной нарушенностью отложений, очевидно, является малоперспективной. Наибольший интерес для поисков нефти и газа представляют погребенные поднятия и зоны выклинивания отложений на южном борту бассейна, а также крупные погребенные выступы, служащие разделами между Гангским, Индским и Бенгальским бассейнами.