該盆地在整個東北地區地殼厚度，其莫霍面深度在29～33km之間。單位時間內地幔熱流體中流向地表單位面積內的熱量值達到了9MW/m2，高于盆地周邊的其他地區，在全國也屬于高熱流區。與此同時，作為裂谷盆地，松遼盆地在地質歷史上火山活動頻繁，巖漿巖分布廣泛，也為盆地形成中低地溫場創造了條件。從油田已知探井中統計的溫度計算出了盆地地溫場梯度分布規律為盆地地溫梯度高，向外依次降低，呈北東向環狀分布，平均地溫梯度為3.8℃/1m，普遍高于東北地區其他沉積盆地。2熱儲特征據油田油氣勘探資料綜合分析認為，松遼盆地北部青山口組一段，嫩江組二段地層泥巖純而且厚度大，分布面積廣，封蓋性能好，是非常好的區域性隔水層。以此為界可將盆地沉積蓋層分為三套熱儲體系：上部熱儲為嫩三段以上地層，一般在1m以上，埋深淺，地層溫度一般在4℃以下；中部熱儲為青四段～姚家組，頂面埋深為85～2m，地層厚度為23～5m，地層溫度較高，一般為42～82℃，含水砂巖較多；下部熱儲由泉四段至基底之間地層構成，一般在2m以下，埋藏深，巖性致密，地層溫度高，以干層為主。
