Хасырейское месторождение приурочено к одноименному локальному поднятию, являющемуся частью вала Гамбурцева. Находится в центральной части Варандей-Адзьвинской структурной зоны, заключенной между грядой Чернышева, Коротаихинской впадиной и Большеземельным сводом. Зона ограничивается валами-горстами: с запада – валом Сорокина, с юго-востока – Хоседаюским и с северо-востока – Медынско-Сарембойским. Вал Гамбурцева, также горстообразного происхождения, располагаясь меридионально в центральной части зоны делит ее на две части: с запада находится Мореюская, а с востока Верхнеадзьявинская депрессия.
Одним из важных элементов геологического строения территории вала Гамбурцева является домеловой надвиг серии отложений от силура до перми в направлении с востока на запад по силурийским отложениям, а от Хасырейской площади – по девонским, в основном, верхнедевонским отложениям.
В целом вал Гамбурцева представляет собой взбросо-надвиговую структуру в зоне глубинных разломов. Вал – это серия кулисообразно расположенных чрезвычайно узких складок с относительно плоскими сводовыми частями, ограниченными дизъюнктивными нарушениями с обеих сторон - с запада и востока.
Хасырейская структура имеет два локальных куполовидных осложнения, между которыми находится прогиб с амплитудой 150 м. За пределами ниже взброса поверхность основного опорного горизонта круто падает на восток до глубины 3500÷3600 м, а на запад породы погружаются до глубины 3900÷4000 м. Складки построены довольно сложно.
На разных глубинах могут проявляться и другие куполовидные осложнения, обусловленные сложной разломной структурой. Однако вдоль оси складок строение их довольно простое.
Залежи обычно без перерыва протягиваются от одной переклинали структуры до другой, несмотря на некоторые смещения продуктивных отложений по разломам.
Интерпретация разрезов вала очень сложна и неоднозначна, пробуренных скважин недостаточно для окончательного и уверенного определения геологического строения структур на всю глубину осадочных отложений. Однако главное заключается в том, что по основному продуктивному пласту, его центральной в поперечном сечении плоскости Хасырейская структура относительно не сложна, залежи на ней в продольном направлении практически непрерывна. Поэтому Хасырейскую структуру не делят на более мелкие, а считают ее как единую с локальными куполовидными осложнениями . В целом, по соотношению выделяемых блоков и особенностей их плановых построений структуры, ее можно подразделить на собственно Хасырейскую и Южно-Хасырейскую.