布田川断層帯は阿蘇火山のカルデラ西壁付近の長陽村立野から西南西に延び、大峯北西麓を通り、布田川沿いに西南に延び、益城町杉堂付近から木山川左岸の山地の裾部を通り、益城町砥川に達し、長さ ２０ ｋｍ に達する。本断層帯の北半部（長陽村立野〜大峯間）は北向山断層、南半部（西原村布田〜益城町砥川間）が狭義の布田川断層である。

布田川断層の西方延長は南南西に下る日奈久断層とする考えと西に向い、北甘木断層に繋がるとする考え方がある。また、木山川右岸の台地基部を東西に延びる木山断層も推定され、木山断層と布田川断層により木山−嘉島地溝が形成されたとの推定もなされている。

布田川断層帯については、阿蘇火山の火砕流堆積物や側火口の噴出物の分布のズレから、５０〜１００ ｍ の大きな垂直変位が推定されてきた。また、河川の流路の検討から右ずれ断層の指摘もなされている。

最近の研究では、平均変位速度が ０．２〜０．５ ｍ／１０３ 年程度の活動度 Ｂ の断層（活断層研究会、１９９１）とされている。