A késő-alpi szerkezetfejlődési szakasz (felső kréta - alsó miocén) során a Tethys óceán ágai bezáródtak, intenzív deformáció, takaróképződés, az Alcapa és Tisza-Dácia lemeztömbök kipréselődése és ÉK felé való mozgása következett be. A lemeztömbök e szakasz végére érkeztek meg jelenlegi helyükre, és álltak össze egységes medencealjzattá.
Ebben a szakaszban az intenzív takaróképződés eredményeként a Tisza egység legnagyobb területe szárazulattá vált és jelentős mértékű erózió zajlott le. Az egyetlen jól dokumentált kivételt a Szolnok-Máramarosi flis öv mélyvízi, ív előtti medencében felhalmozódott törmelékes üledékei jelentik, amelyek a mecseki fácies öv keleti területén ülepedtek le (Körös kutatási területen általánosan ismert). A flis képződése a késő krétától egészen az oligocénig datálható. Néhány kisebb foltban durva konglomerátum és márga sorozat halmozódott fel a villányi egység területén a késő kréta idején.
A Pannon-medence fejlődési szakaszban (felső miocén - pleisztocén) az Alpok-Kárpátok-Dinaridák orogén ív mögötti medence gyors, egyenlőtlen süllyedése később részleges inverziója következett be. Az alföldi és dunántúli területek túlnyomó része a miocén elején szárazulat volt, melyeket egyáltalán nem fedtek paleogén üledékek. A terület süllyedése az alsó miocén közepén indult meg ami szubdukcióhoz köthető, intenzív szigetív-vulkanizmussal járt együtt. A süllyedés eredményeképpen a miocén végére az ország szinte teljes területe vízzel borítottá vált ("Pannon-tenger" vagy "Pannon beltó"), mint a Paratethys egyik részmedencéje.
Az Alföld középső-déli területein az új üledék-ciklus transzgressziója az alsó miocén közepén indult meg. A helyi riftesedések, oldalelmozduláshoz kapcsolódó beszakadások ("pull apart" medencék), extenziós árkok, félárkok bonyolult rendszerén keresztül a tengerelöntés több ciklusban zajlott le, számos alkalommal vulkanikus eseményekkel tarkítva. A késő miocén végéig az Alföldön szinte mindenhol nagy vastagságú, fiatal, tengeri üledékek halmozódtak fel. Kiemelendő a bádeni és szarmata időszak három transzgressziós félciklusa, amelynek üledékei a bazális, transzgressziós konglomerátumok, Lithothamnium algák vázából felépülő mészkövek ("Leithakalk"), és mélyvízi sötét agyagok, márgák ("Hernalser Tegel", "Floriani Agyag") jól azonosíthatóak a Bécsi-, és Stájer-medencék rétegsoraiban is.
A Kárpát-medencét elfoglaló "Pannon-tó" fejlődése a miocén végén kezdődött. Az Alpok, Kárpátok és Dinaridák emelkedésével a szarmata korszakban teljesen elzáródott a nyílt tengerek felé vezető kapcsolat és a beömlő folyók kiédesítették az elzárt beltengert. A kialakult beltó egy szigetekkel, félszigetekkel, szorosokkal váltakozó víztömeg lehetett. Ekkor indult meg a medence intenzív "termikus" süllyedése, amit a megelőzőleg elvékonyodott, meleg litoszféra hűlése idézett elő. A környező hegyvonulatokból induló folyók hatalmas deltarendszereket alakítottak ki, melyekben a kiemelt területekről szállított törmelékanyag rakódott le. A mélymedence-részek területén a vízmélység elérte az 1000 métert is, de egyébként sekély környezet volt jellemző. A süllyedő medencét a beömlő folyók folyamatosan töltötték, így nagy vastagságú üledéktömeg (4000 - 5000 m) halmozódott fel. A sekélyebb medencebelső területeken agyagmárga, mészmárga, homokkő, a mélyebb részeken aleurolit és agyag, a szegélyi területeken homok, kavics, konglomerátum ülepedett le.
Tekintve, hogy a pleisztocén képződmények nem játszanak a szénhidrogén-kutatásban kiemelt szerepet, ismertetésüktől itt eltekintünk. A 7. kép szelvénye jól szemlélteti a Pannon-medence üledékeinek szerkezeti bonyolultságát.