台西南盆地，又称台南盆地，是一个位于台湾海峡南部至南海东北部一带的盆地。台西南盆地位于台湾海峡南部至南海东北部一带，北临澎湖隆起，西南临东沙群岛隆起与珠江口盆地相隔，南临南海海盆，东北方延伸至台湾岛的西南部陆地上。

台西南盆地位于大陆棚上，属大陆地壳边缘。台西南盆地的构造演化可以分为三个阶段。第一阶段为古新世至渐新世。古新世起，台西南盆地开始张裂成盆地，张性应力场方向为NW-SE方向，发展出一系列的正断层。第二阶段为渐新世末期，此时台西南盆地受到挤压，早期的正断层局部发生反转，并且发展出大量的逆断层及相关褶皱。第三阶段为中新世以来的热力学沉降凹陷阶段，沉积基本上不受断层作用影响而呈现水平披覆。

台西南盆地呈NE走向，长约400公里，平均宽约150公里，面积超过60000平方公里。台西南盆地可分为南北两个凹陷，中间隔有一个NE走向的隆起。凹陷处的新生代沉积物可厚达8000米，厚度由西向东增加。盆地东部临近高雄市沿岸的沉积层可厚达7000米。台湾西南部的陆地上有台西南盆地的古近纪正断层的延伸分布。