แอ่งปัตตานี เป็นแอ่งสะสมตะกอนอายุเทอร์เชียรี อยู่ในอ่าวไทย เป็นแอ่งที่มีการสะสมตัวของก๊าซธรรมชาติ และ น้ำมัน เป็นแหล่งปิโตรเลียมที่สำคัญของประเทศไทย ซึ่งประกอบด้วยแอ่งย่อยหลาย ๆ แอ่ง อาทิ แอ่งเอราวัณ แอ่งปลาทอง แอ่งไพลิน แอ่งบรรพต เป็นต้น โดยมีลักษณะการวางตัวตามแนวเหนือ-ใต้ มีลักษณะเป็นแอ่งย่อยโดยลักษณะแคบและยาวเป็นทั้งกึ่งกราเบนและกราเบน มีความกว้างประมาณ 70 กิโลเมตร และยาวประมาณ 400 กิโลเมตร โดยอยู่ใกล้กับแอ่งมลายู วางตัวแบบรอยชั้นไม่ต่อเนื่องอยู่บนหินแกรนิตยุคครีเทเชียสและหินแปรมหายุคพาลีโอโซอิกโดยตะกอนที่สะสมตัวช่วงสมัยโอลิโกซีนนั้น เป็นตะกอนน้ำพา (Alluvial) ทะเลสาบ (Lacustrine) ธารน้ำพา (Fluviatile) และทะเลน้ำตื้น (Shallow Marine) มีความหนาไม่เท่ากันโดยที่ชั้นตะกอน Main Basinal Area หนา 8 กม. ในขณะที่ Western Graben Area จะหนาเพียง 4.5 กม. หรือน้อยกว่านี้ หินพื้นฐานเท่าที่พบเป็น Cretaceous granite และ Permian carbonates