Cekungan Biliton merupakan satu dari 128 cekungan sedimen di Indonesia yang diklasifikasikan sebagai cekungan prospek hidrokarbon, namun belum banyak pemahaman serta publikasi mengenai cekungan ini. Metode gayaberat digunakan pada penelitian ini untuk mengetahui konfigurasi batuan dasar, mendelineasi subcekungan sedimen, dan mengetahui kondisi geologi bawah permukaan menggunakan Lowpass filter serta pemodelan 2D forward modeling dan 3D inversi. Hasil pemisahan anomali menunjukkan anomali regional memiliki rentang anomali 16.9 – 34.4 mGal dan anomali residual memiliki rentang anomali dari -5.8 – 4.7 mGal. Berdasarkan hasil analisis anomali residual dan enhancement anomaly dengan menggunakan filter TiltDerivative (TDR), daerah penelitian memiliki enam subcekungan dengan pola tinggian yang berarah timur laut – barat daya. Hasil pemodelan 2,5D forward modeling dan 3D inverse modeling menunjukkan daerah penelitian terdiri atas tujuh lapisan, lapisan pertama adalah lapisan termuda yang merupakan Formasi Cisubuh (ρ =2 gr/cc), Formasi Parang (ρ =2,1 gr/cc), Formasi Baturaja (ρ =2,2 gr/cc), Formasi Talang Akar (ρ =2,3 gr/cc), Formasi Banuwati (ρ =2,4 gr/cc), Formasi Jatibarang (ρ =2,5 gr/cc), dan lapisan basement(ρ =2,67 gr/cc).