Tóm tắt: Đới đứt gãy Sông Cả nằm ở Bắc Trung Bộ là một trong những đới biến dạng có cấu trúc phức tạp, mức độ uốn nếp, biến dạng mạnh, trong khi đó mức độ biến chất đi kèm lại rất thấp. Địa hình phân dị mạnh, nên việc nghiên cứu cấu trúc biến dạng gặp không ít khó khăn. Các kết quả nghiên cứu biến dạng được tiến hành trong những năm gần đây đã cho thấy trước Kainozoi, vùng nghiên cứu đã trải qua ít nhất ba giai đoạn biến dạng uốn nếp quan trọng. Giai đoạn uốn nếp thứ nhất, có tuổi cổ nhất, đặc trưng bằng các nếp uốn nằm và nếp uốn đảo với phương trục TB-ĐN. Giai đoạn thứ hai trẻ hơn, đặc trưng bằng các nếp uốn vặn dạng chữ Z lớn, làm biến dạng các nếp uốn giai đoạn 1. Tuổi của hai giai đoạn uốn nếp này được đánh dấu bằng bề mặt bất chỉnh hợp góc trước Trias muộn. Giai đoạn uốn nếp thứ ba có hình dạng và tính chất giống như giai đoạn uốn nếp thứ nhất và làm biến dạng toàn bộ các nếp uốn được thành tạo ở giai đoạn trước. Trong giai đoạn Kainozoi, đới đứt gãy Sông Cả đã trải qua quá trình biến dạng dưới tác dụng của trường ứng suất kiến tạo xoay theo chiều kim đồng hồ với bốn trạng thái ứng suất đặc trưng. Trạng thái ứng suất thứ nhất đặc trưng cho trạng thái trượt bằng với hướng trục sigma 1 gần nằm ngang theo hướng á vĩ tuyến, sigma 3 á kinh tuyến. Trạng thái ứng suất thứ hai đặc trưng cho trượt bằng với trục sigma 1 nằm ngang hướng á kinh tuyến, sigma 3 nằm ngang á vĩ tuyến. Trạng thái ứng suất thứ ba đặc trưng cho trượt bằng với trục sigma 1 gần nằm ngang hướng BĐB-NTN, sigma 3 gần nằm ngang hướng ĐĐN-TTB. Trạng thái ứng suất thứ tư đặc trưng cho căng giãn ĐB-TN.