Плотность населения Д. у. б. достигает (1970) 144 чел. на 1
Геологический очерк. Первые сведения о геологическом строении бассейна относятся к началу 18 в. и связаны с экспедицией петровской Берг-коллегии во главе с известным рудознатцем Г. Г. Капустиным. В 1864—69 была создана первая геологическая карта западной части бассейна в масштабе 10 вёрст в 1 дюйме. В 1892 Геологический комитет приступил к систематическому изучению геологии Д. у. б. с составлением геологической карты в масштабе 1: 42 000. Эти работы были проведены под руководством Ф. Н. Чернышёва, Л. И. Лутугина и Н. О. Лебедева.
За годы Советской власти проведена геологическая съёмка основных угленосных районов в масштабах 1:5000 и 1:25 000, выполнены геофизические и гидрогеологические исследования, составлена геолого-углехимическая карта и проведены работы по изучению геологии бассейна.
В 1932 П. И. Степановым была выдвинута гипотеза о том, что известная до того времени область распространения угленосных отложений (Старый Донбасс) является лишь частью крупного угольного бассейна — Большого Донбасса, простирающегося на В. до предгорий Северного Кавказа и Сальских степей, на З. почти до района Киева и Нежина и на С. — до границы с Курской магнитной аномалией. Результаты работ подтвердили гипотезу П. И. Степанова и привели к резкому расширению границ промышленной угленосности. В 1950-х гг. были установлены и разведаны новые углепромышленные районы.
В геологическом строении Д. у. б. принимают участие главным образом осадочные породы палеозоя и мезозоя, залегающие несогласно на кристаллических породах докембрийского возраста. Местами толща осадочных пород прорвана кислыми и основными магматическими породами верхнедевонского, пермско-триасового и юрского возраста. Самыми древними осадочными породами являются песчано-глинистые отложения с прослоями известняков верхнедевонского возраста (мощность до 600
Д. у. б. представляет собой крупный синклинорий, расположенный между Воронежской антеклизой и Украинским кристаллическим массивом. Начало образования бассейна относится к позднему девону, когда преобладали нисходящие движения, ритмично чередовавшиеся с восходящими. Современный структурный план бассейна сформировался под воздействием герцинского тектогенеза со значительно более слабыми проявлениями тектонических движений в мезозойское время.