两河流域中下游地区蕴藏着丰富的石油、天然气资源，可谓一块“石油宝地”。 在第三纪以前，这里属古地中海一部分，那时气候温暖，海洋生物繁盛，后来这里上升成陆，形成3000~4000米厚的沉积层，上覆致密的页岩，在密闭的条件下逐渐生成了石油。这块宝地的油田具有储量大、油质好、多自喷井、开采成本低等优点。两河流域蕴藏的石油储量在200亿吨以上，集中在三个大油区——以基尔库克油田、巴伊哈桑油田为主的伊拉克北部油区，以鲁迈拉油田、祖拜尔油田为主的伊拉克南部油区和以阿瓦士油田、马伦油田为主的伊朗胡齐斯坦油区。伊拉克已探明石油储量占全球石油总储量的12%，仅次于沙特阿拉伯和伊朗居世界第3位；天然气的已探明可采储量3.2万亿立方米，居世界第12位。
基尔库克油田位于伊拉克北部基尔库克附近、底格里斯河支流小扎卜河流域，已探明石油储量24亿吨，是世界第六大油田；该油田有百年开采历史，至今仍是伊拉克主要油田之一，所产石油经输油管道通往地中海东岸的杜尔托尔港、吉汉港、西顿港出口。鲁迈拉油田位于伊拉克南部、巴士拉以西50千米处，已探明石油储量26亿吨，是世界第五大油田（伊拉克最大油田），自上世纪50年代开采至今，现在年产石油占伊拉克石油产量的一半以上；鲁迈拉油田所产原油经输油管道一部分输往巴士拉加工，一部分输往法奥港、巴士拉港出口海外；鲁迈拉油田还生产大量的伴生天然气，经管道输往设在巴士拉的液化处理站经液化后出口。伊朗胡齐斯坦地区的阿瓦士油田、马伦油田都是已探明石油储量超12亿吨的大油田，所产原油一部分输往阿巴丹、德黑兰等地加工，一部分经波斯湾沿岸海港出口海外。