Седиментацио́нный бассе́йн (бассейн осадконакопления), отрицательная морфологически выраженная структура земной коры, где накапливаются различные комплексы осадков. Различают внутриконтинентальные и внутриокеанические седиментационные бассейны.

Внутриконтинентальные седиментационные бассейны, как правило, подстилаются континентальной корой; к ним относятся: на платформах – молодые синеклизы, перикратонные опускания (выражены в рельефе впадинами – континентальными, озёрными, внутренних и шельфовых морей); в горно-складчатых областях – краевые прогибы и межгорные прогибы; континентальные рифты (в рельефе – впадины озёр, долины рек), встречающиеся на платформах и в орогенах.

Внутриокеанические седиментационные бассейны подстилаются океанической корой (или корой переходного типа); среди них – задуговые бассейны (впадины окраинных морей в тылу островных дуг), междуговые бассейны (впадины между вулканическими и невулканическими островными дугами), преддуговые бассейны (во фронтальной части островных дуг), глубоководные желоба, океанические рифты, глубоководные котловины ложа Мирового океана.

Седиментационные бассейны также могут быть классифицированы по составу заполняющих их вод на бассейны нормальной солёности, солоновато-водные, осолонённые, пресные, с сероводородным заражением и др.

С осадочным выполнением седиментационных бассейнов связаны месторождения нефти и природного горючего газа, углей, каменной, калийных и прочих солей, осадочных руд металлов (железа, марганца, алюминия и др.), фосфоритов и других полезных ископаемых.