В Туапсинском прогибе о мезозойских отложениях можно судить только по одновозрастным отложениям Адлерской депрессии. В Сочинском районе отложения мезозоя вскрыты рядом глубоких скважин и представлены, преимущественно, известняками. Сейсмические отражения с вала Шатского переходят в Туапсинский прогиб и свидетельствуют о приблизительно таком же, как и на вале, залегании пород. Можно предположить, что мезозойские отложения Туапсинского прогиба по своему литологическому составу близки к литологическому составу отложений вала Шатского. Вероятнее всего, нижнеюрские породы имеют терригенный состав.

Предполагается уменьшение роли вулканогенного материала в среднеюрских терригенно-вулканогенных образованиях и, соответственно, уменьшение их мощности. На это указывает распределение положительных аномалий магнитного аномального поля – наиболее интенсивные магнитные аномалии приурочены к южному краю вала Шатского, а в северном направлении их интенсивность снижается. Верхнеюрские отложения сложены известняками, среди которых встречаются предрифовые отложения. Меловые отложения, судя по данным бурения в Адлерской депрессии, представлены, в основном, известняками с прослоями терригенного материала. В альбе преобладают мергели. В сеномане материал терригенно-вулканогенный, который выше в верхнемеловом разрезе становится карбонатным. Исходя из условий залегания и мощностей палеоцен-эоценового сейсмокомплекса на сейсмических разрезах в Туапсинском прогибе, можно сделать заключение, что этот комплекс по своему литологическому составу близок к палеоцен-эоценовым породам вала Шатского, то есть палеоценовые отложения сложены чередованием глауконитовых известняков и мергелей. Эоценовые отложения представлены глинистыми мергелями, со слоями нуммулитовых известняков в среднем эоцене. Вблизи северного борта прогиба мощности эоцена увеличиваются до 1,5 км.

На северном борту Туапсинского прогиба олигоцен-четвертичные отложения подстилаются мощными карбонатными и терригенными флишевыми породами юры-эоцена. Эти породы выходят на дневную поверхность на южном склоне Западного Кавказа.