Die Molassezone ist ein Vorlandbecken, das durch die Auflast des überschobenen Orogenkeils auf das Vorland entstand. Im Gegensatz dazu bildeten sich die Inneralpinen Becken auf den Decken der aufsteigenden Alpen.

Die Molassezone besteht aus bis zu 5000 m mächtigen Sedimenten aus dem späten Paläogen und Neogen. Es handelt sich überwiegend um marine, zum Teil auch brackische oder im Süßwasser entstandene Ablagerungen. Diese bestehen überwiegend aus den Abtragungsprodukten der aufsteigenden Alpen, im Norden zum geringeren Teil aber auch der Böhmischen Masse. Kiese, Sande und Tone wurden in unterschiedlichen Sedimentationsräumen wie Küsten, Deltas und flachen Meeresbereichen abgelagert, aber auch Bildungen aus submarinen Canyons und aus tiefen Beckenbereichen sind wesentlich beteiligt. Bei der Entstehung der tiefmarinen Ablagerungen spielten Umlagerungsprozesse mit submarinen Sedimentlawinen eine große Rolle. In den Brack-und Süßwassersedimenten finden sich wirtschaftlich bedeutende Braunkohleflöze, die in ausgedehnten Sumpfgebieten entstanden sind. Ein Beispiel dafür ist der ehemalige Bergbau Ampflwang am Hausruck (Oberösterreich).

Tektonisch wird zwischen der Autochthonen und Allochthonen Molasse unterschieden. Erstere ist kaum deformiert, flach lagernd und befindet sich auf ihrem ursprünglichen Untergrund. Diesen bilden die nach Süden hin abtauchenden metamorphen Gneise und Granite des Moldanubikums und Moravikums mitsamt ihrer teilweise erhaltenen Auflage aus Sedimenten des Karbon, Perm, Jura und der Kreide. Die südlich anschließende Allochthone Molasse bildet Decken und Schuppen, die teils intensiv verfaltet und zerschert sind. Bis ins frühe Neogen (17 Millionen Jahre vor heute) wurde sie von ihrem Untergrund abgeschert, gegen Norden transportiert und als jüngster tektonischer Baustein in den Nordrand der Alpen eingebaut.

Die Inneralpinen Becken entstanden ab dem frühen Neogen. Sie enthalten Sedimente, die durch die Erosion der umliegenden Berge entstanden sind. Zu den Inneralpinen Becken zählen das Wiener, Steirische und Pannonische Becken (kleine Teile davon liegen noch in Österreich), das Klagenfurter Becken und noch einige weitere kleinere Becken. Diese bildeten sich entlang von Seitenverschiebungen und an Abschiebungen, an denen es zu beachtlichen horizontalen und vertikalen Bewegungen gekommen ist. So liegt der Beckenuntergrund östlich des » Steinbergbruchs im nordwestlichen Wiener Becken um 6000 m tiefer als auf der Westseite dieser Bruchzone.

Die Sedimente der Inneralpinen Becken umfassen Kiese, Sande und Tone, die von Flüssen, in Meeresbuchten und Seen abgelagert wurden. Häufig treten auch Kohleflöze auf, zum Beispiel bei Köflach und Voitsberg im Steirischen Becken.

An den Rändern der Meeresbecken wurden vielerorts Kalke abgelagert. Der Leithakalk besteht zum größten Teil aus Skelettfragmenten von Kalk abscheidenen Rotalgen und ist einer der wichtigsten Bausteine für den Stephansdom und die Prachtbauten der Wiener Ringstraße.

Die jüngsten marinen Sedimente in Österreich sind etwa 12 Millionen Jahre alt und stammen damit aus dem mittleren Neogen. Danach waren in den Becken zum Teil noch bis vor etwa 9 Millionen Jahren große Seen vorhanden. Tonige Sedimente dieser Zeit dienen bis heute der Ziegelproduktion.

In der Molassezone und auch in den Inneralpinen Becken liegen viele bedeutende Fundstellen von fossilen Muscheln, Schnecken, Seeigeln, Korallen, Fischen und Seekühen. Besonders berühmt sind die zahlreichen Zahnfunde von ausgestorbenen Riesenhaien.

Poröse Gesteine der Molassezone in Oberösterreich und im Wiener Becken bergen wichtige Vorkommen von Erdöl und Erdgas in Österreich. Gegenwärtig werden pro Jahr knapp eine Million Tonnen Erdöl und rund 1,3 Milliarden Kubikmeter Gas gefördert. Im Wiener Becken liegen die Öl und Gas führenden Speichergesteine in 500 m bis über 3000 m Tiefe. Bis 1958 war Österreich in der Lage, sich zur Gänze mit eigenem Erdöl zu versorgen.