Das Thüringer Becken bezeichnet eine NW-SO-gestreckte flache, schüsselförmige Einmuldung von Zechstein und Triasschichten zwischen den herausgehobenen Horsten des Thüringer Waldes im Süden und der Hermundurischen Scholle im Norden. Im einzelnen wird das Thüringer Becken begrenzt im SW von der Nordostrandstörung des Thüringer Waldes und im NO vor der Finnestörung, zwei großen Verwerfungszonen von je etwa 90 km Länge; im SO vom Thüringer Schiefergebirge und im NW von der Eichsfeldschwelle.
Im Erdaltertum lange Zeit Meeresraum, wurde das Gebiet mit seinen abgelagerten Sedimenten mehrfach SW-NO-ausgerichtet aufgefaltet und angehoben sowie abgetragen und eigeebnet. Mehrfach wechselten auch Meeresvorstöße mit Eindampfungsphasen.
Wesentlich für das Thüringer Becken sind NW-SO-streichende saxonische Störungen zweier Typen:

Auch die saxonische Tektonik verlor sich durch Abtragung und Einebnung. Im Tertiär nahm eine Tiefebene das Thüringer Becken ein. Um das Beckenzentrum mit Keuperfüllung prägen heute ringförmige Streifen vom Muschelkalk und darum vom Buntsandstein die Landschaft. Durch Gewässermodellierung traten die saxonischen Störungsformen deutlich hervor.
Während der Elstereiszeit drang das Inlandeis bis an den Südrand des Thüringer Beckens vor, Ablagerungen in Endmoränen (Gotha, Erfurter Steiger) und an den eiszeitlichen Flüssen im Gefolge.
Bedeutende Hinterlassenschaften bilden die aus der Warmzeit stammenden Travertine mit Funden der damaligen Pflanzen- und Tierwelt und des Urmenschen vor allem bei Bilzingsleben, Burgtonna, Taubach und Ehringsdorf.