Фундаментом прогиба является гер-цинский складчатый комплекс. Максимальная мощность осадочного выполнения 12км. В основании осадочной толщи находятся верхнекаменноугольные угленосные песчаники и сланцы, перекрытые пермскими красноцветными конгломератами и песчаниками. Триасовые и юрские отложения представлены преимущественно карбонатными эвапоритовыми образованиями, меловые - в нижней части песчаниками, глинами и известняками, в верхней части известняками с прослоями глин; палеогеновые - известняками, песчаниками, глинами и мергелями морского и континентального происхождения. В верхнем отделе мела (сенон) и в основании палеогена на юге развит флиш.
Аквитанский прогиб разделен широтным тектоническим поднятием на две впадины: Адурскую и Аркашонскую. Адурская впадина замкнутая, вытянутая вдоль подножия Пиренеев. Аркашонская погружается в сторону Бискайского залива, на акватории которого, возможно, и замыкается. Аркашонскую впадину осложняют брахиантиклинальные складки, а Адурскую - более сложные антиклинали, разбитые нарушением. В предпиренейской зоне встречены веерообразные и диапировые структуры. Продуктивными в большинстве случаев являются доломиты и известняки юрской системы, неокома и сенона. В Аркашонской впадине нефтеносны также песчаники апта и альба.
В Аркашонской впадине в наиболее прогнутой ее части (к юго-западу от г. Бордо) открыто 10 нефтяных месторождений; из них одно крупное но запасам (Парентия, 30 млн. т), остальные мелкие. В Адурской впадине открыто 5 газовых месторождений, из которых крупными являются Лак, Мейон-Сен-Фа и Пон-ДАс. Месторождение Лак имеет и одну нефтяную залежь в доломитах и известняках сенона. Начальные запасы газа около 340 млрд. м3, нефти 40 млн. т. Добыча (1977 г.) нефти 1,05 млн. т, газа 7,6 млрд. м3 (включая другие бассейны Франции). Поиски нефти и газа продолжаются на акватории Бискайского залива и на больших глубинах.