Bacia sedimentar é uma região da crosta terrestre que apresenta condições para acumular sedimentos durante longos períodos geológicos. Esses materiais podem se compactar e cimentar, originando camadas de rochas sedimentares.
As bacias registram parte da história geológica e ambiental de uma região e podem conter recursos como água subterrânea, carvão, petróleo e gás. Nem toda bacia sedimentar possui esses recursos, e sua presença depende da evolução geológica específica.