Bể trầm tích sông Hồng nằm ở Tây Bắc biển Đông, giữa duyên hải Bắc Trung Bộ Việt Nam và đảo Hải Nam.[1][2] Bể có diện tích diện tích khoảng 110.000 km vuông, bao gồm toàn bộ vùng lãnh hải của Việt Nam từ Móng Cái đến Quảng Ngãi và phần đất liền thuộc đồng bằng Bắc Bộ của các tỉnh Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định. Bề dày trầm tích Cenozoic chỗ sâu nhất lên tới 12 km bao gồm chủ yếu các tập cát, bột, sét nằm xen kẽ nhau. Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở đây được tiến hành từ những năm 1960[3]. Đây là dạng bể kéo tách lớn trong bối cảnh rìa lục địa căng giãn, được phát triển dọc theo đới đứt gãy Sông Hồng,[1] đứt gãy này là ranh giới giữa mảng Đông Dương và mảng Dương Tử.
Bể trầm tích Sông Hồng là phần cuối cùng của đới đứt gãy Sông Hồng, thuộc vịnh Bắc Bộ. Nguồn gốc kiến tạo của bể này vẫn chưa thống nhất.[4] Tuy nhiên, điểm chung là bể được mở do trượt hướng đông nam và xoay theo chiều kim đồng hố của khối Đông Dương dọc theo đới đứt gãy sông Hồng,[5] và bể được hình thành theo cơ chế biến dạng trượt bằng dựa trên các bằng dạng bể kéo dài theo hướng tây bắc-đông nam, và vị trí của nó nằm ở phần cuối của đới đứt gãy sông Hồng, và bể được bao bọc bởi các đứt gãy dạng bậc thang song song với đứt gãy sông Hồng.
Giai đoạn đầu kéo tách chậm do ảnh hưởng của khối Đông Dương không có sự xoay tạo ra trầm tích trước 36 triệu năm.
Giai đoạn kéo tách căng giãn cũng như xoay nhanh theo chiều kim đồng hồ khoảng 36 - 21 triệu năm.
Giai đoạn nhấn chìm và gia nhiệt xảy ra khoảng 21-16 triệu năm sau khi kết thúc pha tạo đứt gãy trược bằng, trượt bằng trái tiếp tục[7] nhưng xoay theo chiềm kim đồng hồ của khối Đông Dương chậm lại.
Giai đoạn trượt bằng phải thể hiện sự xoay chuyển ngược lại cách đây 5 triệu năm.[7]
Trầm tích lấp đầy bể Sông Hồng được cung cấp từ lưu vực sông Hồng, phần trầm tích dày nhất bể đã được lắng đọng từ Oligocen. Thời kỳ lắng đọng chính từ Miocen đến Pleistocen.[1]
Mỏ khí đầu tiên được phát hiện là mỏ “Tiền Hải C” và được đưa vào khai thác từ năm 1981. Ngoài ra, các mỏ được khai thác khác gồm: Đông Quan D, B10, Hồng Long, Hoàng Long, Yên Tử, Hàm Rồng, Hàm Rồng Nam, Hàm Rồng Đông, Thái Bình, Hạ Mai, Báo Vàng, Báo Đen, Báo Gấm, Bạch Trĩ, Cá Voi Xanh.[3]