通过沉积特征、地层层序、构造运动等研究，盆地演化可分为张陷、挤压、张陷、稳定4个阶段。
盆地形成发展阶段 侏罗纪末期，燕山运动导致地壳下降，基底断裂开始活动，侏罗纪坳陷扩大，盆地开始形成。燕山运动造成当时古地形差异很大，地表水流强，所以底部山麓相沉积发育，形成石门组砾岩、砂砾岩沉积。随着地壳升降运动加剧，基底活动加强，使盆地发生普遍较强烈凹陷，形成周围山高、中间山低的盆地型地貌，盆地内沉积物变细，局部地方接受从周围侵蚀区带来的碎屑物沉积。
盆地收缩阶段：基底活动减弱，推覆体由南东向北西向推进，盆地范围缩小，盆地边缘发育一系列挤压的低角度逆掩断层以及由此而伴生的构造。这一阶段沉积物主要以推覆体外来系统为物源区，沉积物组合特点明显区别于下伏系统，砾石成分中有外来系统的元古宇紫红色板岩。
盆地最大扩展阶段 推覆体处于相对静止，地壳升降运动加剧，基底断裂活动加剧，使盆地发生较大范围凹陷，盆地向南东方向最大限度地扩展，湖水深度加大，为盆地全盛时期。这一阶段沉积物颗粒较细，以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，局部为含砾层，是湖水受季节性变化或河流作用所致。
盆地稳定阶段 地壳稳定，湖面变化不大，出现相对宁静的沉积环境，盆地边缘虽受侵蚀，但其后退距离不大，沉积物粒度较细，以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主。综上所述，沅麻盆地的发展受地壳运动的影响，过程复杂，表现为从张陷→挤压→张陷→稳定的过程，沉积物粒度由粗变细，经历了多个旋回，盆地经历了由小到大，再由大到小，最后由小到大的发生、发展、萎缩、扩展、稳定的过程。