Le bassin de Timgad, orienté suivant une direction sub-latitudinale, appartient à l’Atlas Saharien nord-oriental. Il est bordé au nord par Dj. Bou Arif-Dj. Fedjoudj-Dj. Tarf et au sud par les Monts des Aurès. Il comprend un substratum mésozoïque correspondant à une série marine gréso-carbonatée, surmonté en discordance par des formations du Néogène. Ces derniers sont représentés  essentiellement par des sédiments détritiques où dominent les dépôts silicoclastiques. La puissance de toute la série dépasse les 1000 mètres. Le contact, entre les deux séries  lithostratigraphiques, mésozoïque et néogènes, est souligné par une discordance majeure marquée tantôt par des conglomérats polygéniques, tantôt par des niveaux calcaires souvent gréseux. Le Plio-Quaternaire, représenté surtout par des sédiments détritiques grossiers, surmonte en discordance les séries antérieures. Du point de vue structurale, le bassin est affecté par une tectonique polyphasée qui l’a compartimenté en blocs dont les accidents transverses NW-SE et NE-SW sont nettement exprimés. La phase compressive, située à la limite pliocène-quaternaire, serait à l’origine du modelé du relief actuel. L’étude géophysique, consistant en l’exploitation  des profils sismiques et des coupes géo électriques, a permis de mettre en évidence d’une part la géométrie profonde des différents accidents dans le bassin et les aquifères potentiels d’autre part. Une formation relativement résistante, correspond à un intervalle gréseux du Miocène, revêt un intérêt particulier sur le plan hydrogéologique.