臺灣地處菲律賓海板塊與與歐亞大陸板塊的聚合界線，從地質構造與地形的觀點來看，恆春半島東半部是中央山脈向南的延續，西側是向東傾斜的『恆春西臺地』，介於二者之間狹長的谷地是『恆春縱谷』（圖二十三），縱谷東緣與東半部山地的界線則是恆春斷層。
從更為宏觀的地體構造觀點，恆春半島是未出露水面增積岩體中，呈南北走向的山脊－『恆春海脊』在陸上的延伸。根據學者研究結果（陳文山等, 2005），在早期上新世時期，由於受到南中國海板塊向東隱沒至菲律賓海板塊作用的影響，相當於現今的恆春半島地區，由穩定大陸邊緣的大陸斜坡至大陸棚環境，轉變為受板塊隱沒影響的增積岩體構造環境。由於在增積岩體發育歷程中，各逆斷層之間形成許多構造盆地；因此，在此一地體構造背景下，恆春半島地區所沉積的上新世－更新世地層，各沉積層序之間大多為交角不整合接觸關係。
　　現今，恆春半島主要的地質構造（圖二十四），為一系列向西的逆衝斷層，以及與主要呈東北- 西南方向延伸的褶皺所構成；其中，恆春斷層為恆春半島中新世地層與更新世地層的分界，其形成年代大約在晚上新世至早更新世時期，估計現今斷層兩側地層的垂直位移約有一千公尺。
恆春半島的蟹類化石，主要產於『恆春西臺地』更新世晚期的『四溝層』；另外在幾個地點的全新世『隆起珊瑚礁』地層中，也有不少蟹類的產出。根據沉積學與地體構造分析結果（陳文山等, 2005），『恆春西臺地』出露的上新世－更新世地層地層，是在板塊推擠中央山脈南段出露之後，在其西側淺海所陸續沉積而成；這些地層包括上新世至早期更新世時期沉積的『馬鞍山層』，以及更新世的『恆春石灰岩』、『四溝層』與『太平層』。（詳細地層描述參見宋國城, 1991、陳文山等, 2005）
　　『馬鞍山層』，為陸棚環境沉積的泥質岩所組成，地層出露於恆春斷層兩側，地層厚度超過一百公尺；沉積層序顯示為向上逐漸變淺，與上覆『恆春石灰岩』地層之間為交角不整合接觸關係。
　　『恆春石灰岩』係泛指恆春半島更新世的石灰岩，各地出露厚度不一；在恆春斷層西側的下伏地層除馬鞍山層外，主要為『石門層』與『墾丁層』。在恆春西臺地所見之恆春石灰岩大多為生物碎屑石灰岩（圖二十五），僅局部地區為珊瑚礁石灰岩；其與四溝層、太平層很可能為同時異相沉積。
　　『太平層』沉積於四溝層之上，為海岸沙丘與河流沉積之含沙、礫紅土，此一地層與部份恆春石灰岩成犬牙交錯接觸關係，亦即為彼此間為同時異相沉積。

* 圖說：圖二十三　 在屏東枋山附近海岸向南遠眺恆春半島，左側為中央山脈向南餘脈，右側向照片中央傾斜的台地為『恆春西臺地』，其間位處中央凹下的沖積谷地則為『恆春縱谷』。

* 作者：王士偉拍攝
* 智財權：王士偉

* 圖說：圖二十四　 恆春西臺地與恆春半島全新世隆起珊瑚礁之岩石地層地理分布圖；紅色粗線為向西逆衝斷層，黃線為向斜與背斜褶皺構造；現代沖積層與恆春斷層以東的絕大部分地層均未予標示。（底圖擷取自Google Earth；地質構造與岩石地層資料依據陳文山等, 2005）

* 作者：王士偉拍攝
* 智財權：王士偉

* 圖說：圖二十五　 『恆春西臺地』頂頭溝以西小山溝兩側所見，由鈣質生物碎屑所組成的『恆春石灰岩』地層。

* 作者：王士偉拍攝
* 智財權：王士偉