南海陸架新生代地層厚約2000～3000米，有的達(dá)6000～7000米。第三紀(jì)沉積有海相、陸相及海陸交互相，具有良好的生油和儲(chǔ)油巖系。有三角洲、生物礁、古潛山等多種儲(chǔ)油類(lèi)型。珠江口大型沉積盆地面積約15萬(wàn)平方千米，沉積厚度為幾千米，盆地中心達(dá)7500-11000米，沉積巖主要由上、下第三系組成，有良好的生油層、儲(chǔ)油層和成群的構(gòu)造圈閉。北部灣盆地4萬(wàn)多平方千米，沉積厚度為數(shù)千米，最大7000米，且生油、儲(chǔ)油條件好，水淺、離岸近，是油氣豐富的地區(qū)；鶯歌海盆地面積約7萬(wàn)平方千米，沉積厚度達(dá)6000-7000米，主要為第三系地層，有8個(gè)二級(jí)構(gòu)造和兩個(gè)礁塊帶。1977年-1980年，中國(guó)石油部門(mén)對(duì)上述3個(gè)盆地分別進(jìn)行鉆探，獲得了工業(yè)油氣流；1980年開(kāi)始，中國(guó)又與法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)等合作打出若干口原油質(zhì)量好、比重輕、含硫低的高產(chǎn)油氣井。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，南海深水石油儲(chǔ)油潛力比東海、黃海都要大。南海石油潛力最大的地段是中國(guó)臺(tái)灣和海南島之間的大陸架一帶；另外，越南到加里曼丹島之間的最寬陸架區(qū)，其中生代和第三紀(jì)的沉積厚度很大，已探明石油儲(chǔ)量為6.4億噸，天然氣儲(chǔ)量9800億立方米，是世界海底石油的富集區(qū)。某些國(guó)外石油專(zhuān)家認(rèn)為，僅南沙海域的石油資源量可達(dá)418億噸，南海可能成為另一個(gè)波斯灣或北海油田。
南海天然氣資源相當(dāng)豐富。在我國(guó)10個(gè)主要的沉積盆地中，以珠江口和鶯歌海盆地資源豐度最高，在我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的天然氣儲(chǔ)量中，南海西部海域占50%。僅臨近海南島的鶯歌海盆地就探明儲(chǔ)氣量達(dá)2147億立方米，而整個(gè)南海至少可以找到250個(gè)油氣田，有12個(gè)可望成為大型油氣田，其中儲(chǔ)凄涼達(dá)968億立方米的崖13-1氣田已經(jīng)投產(chǎn)，并向廣東和香港供氣。
1998年的統(tǒng)計(jì)資料顯示，南海周邊國(guó)家已在南沙海域鉆探了1000多口油氣井，找到了97個(gè)油田和含油構(gòu)造，95個(gè)氣田和含氣構(gòu)造，其中位于我國(guó)斷續(xù)線以內(nèi)的油田28個(gè)，氣井225個(gè)；石油總產(chǎn)量每天達(dá)兩百多萬(wàn)桶，主要開(kāi)采國(guó)家為馬來(lái)西亞（每天75萬(wàn)桶）、越南（35萬(wàn)桶）、印度尼西亞（21萬(wàn)桶）、文萊（19萬(wàn)桶）、泰國(guó)（17萬(wàn)桶）；天然氣產(chǎn)量達(dá)25100億立方英尺（馬來(lái)西亞14370億立方英尺，文萊3340億立方英尺）。
1998年，我國(guó)在南海海域的石油產(chǎn)量達(dá)1362萬(wàn)噸（其中南海東部產(chǎn)量1255萬(wàn)噸，南海西部107萬(wàn)噸），是我國(guó)最大的海上油田。隨著開(kāi)發(fā)力度的加大，南海石油產(chǎn)量將進(jìn)一步增長(zhǎng)。南海地區(qū)將成為我國(guó)未來(lái)的主要能源供應(yīng)來(lái)源。