海底石油和天然气是最重要的海底矿产资源。自50年代以来，世界油气勘探和开采工作由陆地逐渐转向海洋，目前已有100多个国家和地区在40多个沿海国家的海域从事油气勘探和开发，1995年海洋石油年产量已占世界石油总产量的31％，预计到2000年世界海洋石油产量可达12亿吨，将占世界石油总产量的35％。
石油是一种成分复杂的碳氢化合物的混合物，在自然界中以液体存在称为石油，以气体存在称为天然气。关于石油的成因，曾有过激烈的争论，现在普遍认为碳氢化合物是由生物遗体演变而来的，即目前流行的有机生油说。有机生油说认为，江河带来的大量泥沙不断堆积在海盆、湖沼底部，一些动植物遗体也随之一起被埋葬。生物遗体的分解使泥沙富含有机质而成为有机腐泥。由于沉积物的不断加厚，使温度和压力逐渐增高，再加上细菌、催化剂、放射性物质的作用，这些有机质就可逐渐转变成各种碳氢化合物的混合物，即原始油气。原始油气呈分散状态，由于它是流体，会向孔隙和裂缝多的岩层中迁移。只要油气来源充足，又具备孔隙度良好的储油岩层以及阻挡油气不致散失掉的盖层或圈闭条件，经过一段漫长的时间就能够形成有经济价值的油气藏。
海底石油的生成受到一定条件的限制，其分布亦不均衡。世界海底油气藏主要分布在被动大陆边缘的沉积盆地中，而主动大陆边缘较少。大洋盆地一般沉积较薄，沉积物细，有机质含量低，不利油气的生成和储藏。已探明的世界四大海洋油气区分别是波斯湾、加勒比海的帕里亚湾和委内瑞拉湾、北海和墨西哥湾。其中波斯湾是目前海洋石油资源最丰富的地区，面积约150×104km2，已探明储量120多亿吨，约占世界海洋石油探明储量的50％。
中国沿海有广阔的大陆架，包括渤海、黄海的全部，东海的大部和南海的近岸地带，这里分布着许多中-新生代沉积盆地，沉积层厚达数千米，估计油气储藏量可达数百亿吨，很有希望成为未来的“石油之海”。目前中国近海已发现的大型含油气盆地有七个，它们分别是渤海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾浅滩盆地、南海珠江口盆地、南海北部湾盆地和南海的莺歌海盆地。