西部麓山帶位在雪山山脈西側，岩層主要為中新世至更新世屬於濱面帶至遠濱帶環境的沈積岩。中新世沉積盆地處於屬於穩定大陸構造環境，繼承早第三紀張裂構造的環境，沉積岩相的變化主要受控於全球海水面的變遷，因此中新統具有三個沉積層序的循環，由濱面環境（砂岩層）轉變為遠濱環境（泥岩層與砂頁岩互層）（圖9; 游與鄧, 1996; Yu and Teng, 1997）。上新世沉積盆地受到造山作用影響，開始轉變為前陸盆地（foreland basin）的構造環境。前陸盆地受到逆衝斷層作用以及前陸山脈荷重的影響，造成盆地極劇的沉陷，並堆積來自東側造山帶的大量碎屑沉積物。於是晚上新世至晚更新世時期，前陸盆地中堆積超過4000公尺以上的沉積層（Covey, 1984; Chen et al., 2001a）。因此，晚上新世之後的沉積相變化主要受控於沉構造作用，但此時期也同時受全球海水面變動影響，形成小幅度（數十公尺）的岩相變化（圖10; Chen et al., 2001a）。
從西部麓山帶地層分布來看，由東向西地層有逐漸年輕的趨勢，東側以中新統為主，西側則以上-更新統為主，顯示褶皺-逆衝斷層帶形成的時序是由東向西逐漸的形成（陳等人, 1992; 陳等人, 1994）。從地層分布、地形以及構造特性，可以將西部麓山帶區分為內麓山帶與外麓山帶兩個區域。外麓山帶較內麓山帶晚隆起形成山脈，且出露岩層主要為上-更新世膠結不良的砂頁岩，因此呈現低矮的丘陵地形。以構造來看，內外麓山帶之間經常存在一條主要斷層，斷層兩側所造成的地層錯距可達數千公尺，如中部的雙冬斷層、西南部地區的大尖山斷層-觸口斷層-崙後斷層；這些斷層也都是在晚上新世以來形成現今外麓山帶的前陸盆地主要斷層。之後，外麓山帶又受到前緣斷層作用將外麓山帶隆起形成山脈（丘陵地地形），目前麓山帶的最前緣活動斷層計有，西北部的湖口斷層與新竹斷層、中部的車籠埔斷層、南部的木屐寮斷層、六甲斷層、小岡山斷層與恆春斷層（圖11）。
西部麓山帶的構造是由一系列覆瓦狀逆衝斷層與褶皺構成的褶皺-逆衝斷層帶（fold-and-thrust belt），每個逆斷層的斷坡都連接至底下的脫底斷層面（detachment），以車籠埔斷層為例脫底斷層的深度大約在5-10公里（圖12; Chen et al., 2001b; 楊等人, 2001）。
西部麓山帶的地形高約數百公尺至兩千多公尺公尺之間，由東向西逐漸降低，與平地接攘處地形高度僅數百公尺呈丘陵地形，平均坡度大都為20-40度。麓山帶的河谷較寬，河床坡度較緩，兩側分布有高約數公尺至數十公尺的全新世河階。以車籠埔斷層兩側河階的分布為例，斷層上盤分布有晚更新世至全新世5-8階的河階，下盤沒有河階分布（圖13），顯示全新世以來麓山帶受前緣斷層的影響是快速隆起的構造區。以西南部為例，麓山帶平均每年抬升速率為7-5公厘，向西水平移動速率約55-15公厘（陳等人, 2004）。