В девоне вместе со всей восточной частью платформы этот выступ был вовлечен в активное прогибание, и с этого времени здесь накопилась толща осадочных образований мощностью от 800—1700 м в сводовых частях поднятий до 2500—3000 м в прогибах.
Современная Волго-Уральская антеклиза появилась лишь в конце палеозоя и начале триаса как остаточная структура между областями более активного прогибания — Московской и Прикаспийской синекли-зами. Тогда же. в конце палеозоя, в результате дифференцированных движений отдельных блоков фундамента сформировались основные тектонические структурные элементы Волго-Уральской антеклизы — поднятия, своды, прогибы.
Самое крупное, Токмовское поднятие расположено на западе антеклизы. На востоке выделяется Татарское поднятие и на севере — Котельническое и Коми-Пермяцкое поднятие. Между Токмовским и Татарским поднятиями расположены Мелекесский и Казанско-Сергиевский прогибы. Древний Пачелмский прогиб отделяет Токмовское поднятие от Воронежской антеклизы. Между Котельническим и Коми-Пермяцким поднятиями расположен Кажимский прогиб.
В чехле антеклизы развиты многочисленные валы: Окско-Цнин-ский, Вятский, Жигулевский, Камский и другие, и флексуры: Бугурусланская, Бузулукская, Токаревская и др.
В фундаменте антеклизы, вскрытом целым рядом скважин, залегают нижнепротерозойские мигматиты различного состава.