Строение этой впадины наиболее сложное. По ее западной периферии протягивается Тихоокеанский подвижный пояс островных дуг и окраинных морских впадин, восточная граница представляет собой активизированные края континентов. Тихоокеанская впадина образована большими глубоко погруженными лито - сферными плитами, разделенными разломами, идущими в разных направлениях. По строению дна впадину делят на части —восточную, центральную и западную. В наиболее молодой, восточной части находится Восточно - Тихоокеанский подводный хр., являющийся осью раздвижения литосферных плит. В центральной части впадины эти плиты раскалываются и смещаются на северо-запад, а в западной — пододвигаются под континентальную литосферу. Геологический возраст литосферы по мере продвижения плит на запад увеличивается с неогенового до позднеюрского.
В западной части впадины находятся наиболее древние вулканические о-ва. Они имеют либо линейное расположение, либо насажены на большие сводовые поднятия (Каролинские, Маршалловы и др.). Для центральной части впадины характерны вулканические подводные хр. юго - восточного направления. Таковы системы Императорских гор и Гавайского архипелага, о-вов Дайн (Центральных Полинезийских Спорад), Туамогу и др. С ними связаны многочисленные подводные и надводные влк., атоллы и гайоты— бывшие влк. Эти хр. возникли на разломах вследствие вторичных перемещений литосферных плит на северо-запад над глубинными восходящими мантийными струями. В восточной части впадины поперечные разломы неравномерно смещают Восточно-Тихоокеанский хр. на восток. С этими разломами связаны редкие вулканические о-ва и многочисленные подводные влк.
