Это был типичный геосинклинальный, бассейн с многочисленными островными архипелагами и сложно изрезанными берегами, конфигурация которых, вследствие исключительной тектонической подвижности области, постоянно менялась. Главные островные архипелаги приурочивались к геоантиклинальным зонам Альп, Динарид, Кавказа, Эльбурса, Тавра и Загроса. Они разделял» палеогеновый Средиземноморский бассейн на отдельные более или менее обособленные моря, типа современных индонезийских.
Внутренние моря имели различный облик и историю развития в зависимости от характера тектонической зоны, в которой они помещались. По границе с герцинскими массивами Средней Европы, а также по-окраинам Русской и Туранской платформ пролегали моря передовых, прогибов: Предальпийского, Предкарпатского, Предкавказского и Пред-копетдагского, в общем не очень глубокие, поскольку в них интенсивное погружение в значительной мере компенсировалось энергичным осадко-накоплением за счет минерального материала, поступавшего с континентальной суши. Островная дуга Карпат, Кавказа и Копет-Дага отделяла от морей передовых прогибов более глубокие моря северной группы опускающихся срединных массивов: Паннонского, Черноморского и Южно-Каспийского. Островные дуги Понтид и Таврид ограничивали мелеющие и деградирующие моря южной группы поднимавшихся срединных массивов: Тирренского, Эгейского, Галатского и Центрально-Иранских.
На месте современного Средиземного моря находились обширные массивы суши. Особенно больших размеров достигала древняя Тиррени-да, существовавшая в западной части бассейна; ее обломками, еще возвышающимися над уровнем моря, являются Корсика, Сардиния и юго-западная Калабрия.